Léo Calmels

Laboratoire de collision agrégat réactivité (LCAR) CNRS UMR 5589

Peser la Terre avec quelques atomes

Mon sujet de thèse au sein de l’équipe Interférométrie du LCAR porte sur l’interférométrie atomique
à grande séparation spatiale. Ces instruments ont de nombreuses applications dans le domaine des
capteurs quantiques : constantes fondamentales, capteurs inertiels, structure interne de l’atome,
mesures de gravitation. Dans le cadre de ma thèse, nous nous intéressons à des tests de physique
fondamentale et plus particulièrement au test de neutralité de la matière : l’objectif à long
terme de l’expérience sur laquelle nous travaillons est une mesure de l’éventuelle charge résiduelle
du neutron et de l’asymétrie possible entre les charges du proton et de l’électron.

Cette mesure repose sur l’exploitation de l’effet Aharanov-Bohm, qui prédit un déphasage du signal interférométrique proportionnel à la charge électrique des atomes. L’incertitude sur la mesure de la phase interférométrique devrait permettre de repousser la limite actuelle sur la mesure de neutralité de la matière de 2 voire 3 ordres de grandeur (10𝑒-23 contre 10𝑒-21 actuellement). Notre expérience est en cours de construction depuis une dizaine d’années, et fournit aujourd’hui une source de typiquement 3 ⋅ 10𝑒4 atomes ultra-froids de 87Rb (condensats de Bose-Einstein), à des températures de l’ordre de la dizaine de nK, source sur laquelle nous réalisons des expériences d’interférométrie. Nous travaillons principalement sur la séparation spatiale entre les bras de l’interféromètre, qui est directement reliée à la sensibilité en phase de l’instrument, et qui permettra à long terme l’installation des électrodes nécessaires pour réaliser le test de neutralité.

Ces travaux sont réalisés dans le cadre d’une thèse intitulée « Démonstration d’interféromètres atomiques à très grands transferts d’impulsion à l’aide du formalisme de Floquet », financée par l’ANR PEPR Quantique et encadrée par David Guéry-Odelin et Alexandre Gauguet.

Léo Calmels