Interférométrie atomique en microgravité

10 juillet 2009

Institut d’Optique - UMR 8501 , SYRTE - UMR 8630

C’est en utilisant la nature ondulatoire de la lumière et grâce au phénomène d’interférence que l’on réalise les mesures optiques les plus précises. Aujourd’hui, grâce au refroidissement d’atomes par laser, il est possible de réaliser des interférences entre ondes de matière et d’espérer atteindre et dépasser la sensibilité des mesures optiques. Parce que les atomes ont une masse, les nouveaux « interféromètres atomiques » sont remarquablement sensibles aux effets de la force de gravitation ou des forces d’inertie. Comme sur terre la durée des mesures, et donc leur précision, est limitée par le temps de chute des atomes, les physiciens envisagent de réaliser des interféromètres atomiques dans l’espace, en apesanteur. Un premier pas dans cette direction vient d’être franchi par une équipe conjointe de l’Institut d’Optique, de l’Observatoire de Paris et de l’ONERA en observant, pour la première fois, des franges d’interférences dans un interféromètre atomique en microgravité, embarqué , avec le soutien du CNES, dans l’airbus 0-g opéré par la société NOVESPACE.

Le travail des physiciens a consisté à réaliser un prototype pouvant être embarqué, et donc bien plus compact que les expériences habituelles de laboratoire. Ce travail est une première étape nécessaire pour créer un dispositif qui, à la fin de plusieurs étapes de développement, sera finalement lancé dans l’espace.


Comparaison des franges d’interférence, avec ou sans gravité.: En présence de gravité (en haut), les atomes, lorsqu’on les relâche de leur piège, tombent et finalement sortent de la zone d’interrogation laser et du volume de détection. Le signal atomique diminue et les franges ne sont pas visibles. En l’absence de gravité (en bas), même pour de plus longs temps d’interrogation, les atomes restent dans la région d’interrogation et de détection.

En savoir plus

Light-pulse atom interferometry in microgravity, G. Stern, B. Battelier, R. Geiger, G. Varoquaux, A. Villing, F. Moron, O. Carraz, N. Zahzam, Y. Bidel, W. Chaibi, F. Pereira Dos Santos, A. Bresson, A. Landragin, and P. Bouyer, The European Physical Journal D, 53, 353–357 (2009).

Airbus 0-g : http://www.novespace.fr/

I.C.E. - Interférométrie à Source Cohérente pour Applications dans l’Espace : http://www.ice-space.fr/

Auteurs

G. Stern^1,2, B. Battelier¹, R. Geiger¹, G. Varoquaux¹, A. Villing¹, F. Moron¹, O. Carraz³, N. Zahzam³, Y. Bidel³, W. Chaibi², F. Pereira Dos Santos², A. Bresson³, A. Landragin², and P. Bouyer¹

Contact chercheur

Institut d’Optique :
Philippe Bouyer, Directeur de recherche, philippe.bouyer institutoptique.fr
LNE-SYRTE :
Arnaud Landragin, chargé de recherche, arnaud.landragin obspm.fr (LNE-SYRTE)