Les interféromètres atomiques que nous développons reposent sur l’utilisation de séparatrices laser qui permettent de séparer puis de recombiner les paquets d’ondes atomiques de façon cohérente. Nos expériences utilisent des atomes froids en chute libre, refroidis par laser, ou ultrafroids, refroidis par refroidissement évaporatif, comme sondes des champs d’inertie et des séparatrices laser basées sur des transitions Raman stimulées ou de la diffraction de Bragg. L’utilisation d’atomes froids permet d’augmenter le temps d’interrogation et donc la sensibilité des capteurs inertiels. Leur exactitude permet maintenant de dépasser celle des technologies standard. Les études en cours permettront d’atteindre des performances inégalées qui ouvriront des possibilités de tests de la physique fondamentale (test de la relativité, du modèle standard, détection d’ondes gravitationnelles...).

L’utilisation de l’interférométrie atomique pour la mesure de Gravimétrie permet d’obtenir des capteurs au niveau de l’état de l’art. Un gravimètre absolu est développé dans le cadre du projet de balance du watt du Laboratoire National de Métrologie et d’Essai (LNE). Cet interféromètre a pour but de mesurer la gravité avec une exactitude relative au niveau de une partie par milliard. Les études en cours ont pour but de tester l’apport des sources atomiques ultra-froides à ce type de capteur.

Avec le développement du premier gyromètre à atomes froids, nous avons démontré la possibilité de mesurer l’ensemble des axes d’inertie (trois composantes de rotation et trois composantes d’accélération) sur le même appareil et avec des performances comparables à celles des technologies standards (gyromètres optiques et accéléromètres à masses mécaniques). La nouvelle expérience de gyromètre à très grande aire a permis d’atteindre un niveau de stabilité record, ouvrant notamment la voie à des nouvelles perspectives de tests de physique fondamentale.

L’expérience d’Interférométrie Cohérente pour l’Espace (ICE) a pour but de tester le principe d’équivalence de la chute des corps dans l’avion zéro-g CNES. L’expérience consiste en un double interféromètre utilisant simultanément deux espèces atomiques distinctes (Rb et K). Cette expérience est développée en collaboration avec le LP2N de l’Institut d’Optique D’Aquitaine (Philippe Bouyer). Pour plus de renseignements sur l’expérience, contacter A. Landragin. Ces travaux contribuent à la proposition de mission STE-QUEST dans laquelle l’équipe est fortement impliquée.

Le projet MIGA a été sélectionné comme EQUIPEX en décembre 2011. Cet équipement d’excellence permettra d’étudier avec une nouvelle approche les fluctuations de gravité et les mesures de déformations de l’espace par les ondes gravitationnelles dans une gamme de fréquences du Hz au mHz et avec une précision inégalée. Il adresse donc en même temps des problématiques de géophysique et de test de physique fondamentale. Cet équipement sera basé sur l’utilisation d’interféromètres atomiques séparés d’une grande distance (250 m) et couplés via les faisceaux lasers réalisant les séparatrices, résonants dans une cavité optique.

Le projet de gradiomètre atomique vise à l’obtention de performances inégalées pour la sensibilité de mesure du gradient de gravité, grâce à l’utilisation d’atomes ultrafroids et de séparatrices à large transfert d’impulsion. Le principe de mesure différentielle, qui permet de s’affranchir du bruit de vibration, en fait une plateforme idéale pour la démonstration de ces nouvelles méthodes. C’est aussi un capteur de choix pour des mesures de gravité embarquées, sur différents porteurs, et en particulier depuis des satellites en orbite, pour la mesure globale du champ de pesanteur terrestre.