Représentation schématique de l’enceinte à vide de l’horloge.

Le projet a pour but de développer une horloge atomique fondée sur une transition optique de l’atome de mercure. L’atome de mercure présente des propriétés similaires à d’autres atomes neutres considérés pour les horloges optiques tels que le calcium, le strontium ou l’ytterbium, notamment l’existence d’une transition optique de très faible largeur naturelle. Il présente d’autres avantages comme l’existence de six isotopes utilisables car abondants, dont deux fermions et quatre bosons. Un autre avantage tient à la valeur au moins dix fois plus faible d’un des effets systématiques dominants (déplacement lié au rayonnement thermique ambiant) par rapport aux autres atomes mentionnés plus haut. Les atomes de mercure seront capturés et refroidis par laser dans un piège magnéto-optique puis dans un réseau optique. Utiliser des atomes confinés dans réseau optique permet de s’affranchir de plusieurs difficultés liées au mouvement des atomes. Une spécificité de l’horloge à réseau optique est l’utilisation de plusieurs sources lasers innovantes situées notamment dans l’ultraviolet (en particulier 254nm pour le refroidissement et 266nm pour la transition d’horloge).

Source laser à 254nm pour le refroidissement laser.

A terme, ce projet vise à réaliser une horloge optique de nouvelle génération avec une exactitude meilleure que 10^-17. L’horloge sera comparée à d’autres horloges (horloge à réseau optique de strontium, fontaines atomiques rubidium et césium) au moyen d’un peigne de fréquence généré par un laser femtoseconde. Ces comparaisons permettront de tester les lois physiques fondamentales (Principe d’Equivalence) et contribueront à la recherche d’une théorie unifiée de la gravitation, de la force électrofaible et de l’interaction forte. Avec des exactitudes plus petites que 10^-17, les horloges atomiques permettraient de nouvelles applications telles que la cartographie du potentiel de gravitation à partir de mesures du déplacement gravitationnel vers le rouge (effet Einstein).

Contact

Sébastien Bize

• Courriel : Sebastien.Bize (at) obspm.fr
• Tél. : +33 (0) 1 40 51 20 97

New version