Une nouvelle méthode spectroscopique pour détecter les molécules lentes

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Les chercheurs du Laboratoire de physique des lasers, unité associée CNRS-Université Paris 13 à Villetaneuse, ont réussi à observer, pour la première fois dans une cellule externe, un signal issu des seules molécules lentes par spectroscopie infrarouge à ultra-haute résolution. Concrètement, des molécules de structure simple comme du tétroxyde d'osmium sont placées dans une grande cuve sous très basse pression (quelques milliardièmes de bar) dans laquelle on envoie un faisceau laser de très faible puissance (30 milliardième de watt) dans le domaine infrarouge (autour de 10 micromètres).

Dans ces conditions, la plupart des molécules qui se déplacent entre 100 et 200 m/s ne "voient" pas la lumière laser trop faible. Seules, les molécules très lentes, allant à quelques m/s, interagissent suffisamment longtemps avec le laser et peuvent être détectées. Avec l'observation de la raie spectrale la plus étroite à la longueur d'onde de 10 µm (80 Hz), cette méthode a permis d'augmenter 8 fois la résolution du spectromètre qui croît avec le temps d'interaction des molécules avec le faisceau laser. Finalement, cette méthode de détection des molécules lentes permet de mieux définir les fréquences de résonance des molécules qui pourraient servir comme référence de fréquence pour des horloges optiques.

Référence :

- C. Chardonnet [et al.] Ultrahigh-resolution saturation spectroscopy using slow molecules in an external cell. Applied Physics B 59, 333-343 (1994).