Expériences d interférométrie atomique avec l'atome de lithium - Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité - LCAR Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Atom interferometry experiments with lithium atom

Expériences d interférométrie atomique avec l'atome de lithium

Résumé

This study presents the tuning of a Mach Zehnder atom interferometer and its operation for interferometric measurements. A supersonic beam of lithium is coherently manipulated by elastic Bragg diffraction on laser standing waves almost resonant with the first resonance transition of lithium atom at 671 nm. A model of the interferometer, based on simulations of the diffraction process, is used to precisely describe the selectivity with respect to atom velocity and incidence angle. The apparatus exhibits interference fringes with an excellent visibility, up to 84.5 %, for the first diffraction order. The visibility for second or third order diffraction are significantly reduced. The most important contribution to this visibility loss is due to the phase noise induced by mechanical vibrations of the interferometer. The quality of signals with first diffraction order is used to perform two interferometric measurements. The application of an electric field on only one of the two atomic beams, separated by 90 microns, induces a phase shift which provides an accurate measurement of the electric polarizability of lithium atom, alpha= (24.34 ± 0.16) 10-30 m3, in excellent agreements with the most precise calculations. By inserting a gas cell on one arm of the interferometer, we measure the refractive index n of gases (Ar, Kr, Xe) for lithium waves. The linearity of (n-1) as a function of gas density is well verified. By changing the lithium atomic wavelength, we are able to observe glory oscillations on the real and imaginary parts of n and also on their ratio rho. These measurements are compared to measurements of the total cross section for the imaginary part of n and to calculations for the real part and the ratio rho: in all cases, a good agreement is found.
Cette étude présente la mise au point d'un interféromètre atomique de Mach Zehnder et son utilisation pour des mesures interférométriques. Un jet supersonique de lithium est diffracté élastiquement dans le régime de Bragg par des ondes laser stationnaires quasi-résonnantes avec la première transition de résonance du lithium à 671 nm. Une modélisation de l'interféromètre est réalisée grâce à une simulation numérique du processus de diffraction, ce qui permet de décrire précisement le caractère sélectif de l'interféromètre en vitesse et en angle d'incidence. Les signaux d'interférences obtenus présentent, au premier ordre de diffraction, une visibilité allant jusqu'à 84.5%. Aux deuxième et troisième ordres de diffraction, la visibilité des signaux observés est réduite et cette réduction est largement due au bruit de phase induit par les vibrations mécaniques de l'interféromètre. La qualité des signaux au premier ordre de diffraction est utilisée pour réaliser deux mesures interférométriques. L'application d'un champ électrique sur un seul des deux faisceaux atomiques, séparés de 90 microns, induit un déphasage du signal d'interférence dont la mesure permet de déterminer très précisément la polarisabilité de l'atome de lithium, alpha = (24.34 ± 0.16) 10-30 m3, en excellent accord avec les calculs les plus précis. De même, en interposant du gaz sur un seul faisceau atomique, on réalise une série de mesures de l'indice de réfraction n de gaz (Ar, Kr, Xe) pour une onde atomique de lithium. La linéarité de (n-1) en fonction de la densité de gaz est bien vérifiée. En faisant varier la longueur d'onde du lithium, j'ai observé les oscillations de gloire des parties réelle et imaginaire de l'indice de réfraction ainsi que de leur rapport rho. Ces mesures sont comparées à des mesures de section efficace totale pour la partie imaginaire de l'indice et à des calculs pour la partie réelle et le rapport rho. Dans tous les cas, la comparaison est très satisfaisante.
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Dates et versions

tel-00129507 , version 1 (07-02-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00129507 , version 1

Citer

Marion Jacquey. Expériences d interférométrie atomique avec l'atome de lithium. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00129507⟩
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