15 octobre 2019 (Paris) – Soutenance de thèse de Romain Karcher

Romain KARCHER soutiendra sa thèse le 15 octobre 2019 à 14h sur le sujet « Implémentation d’une source d’atomes ultra-froids pour l’amélioration de l’exactitude d’un gravimètre atomique », préparée au SYRTE sous la direction de Franck Pereira Dos Santos et de Sébastien Merlet.

La soutenance aura lieu dans dans l’amphithéâtre de l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP) accessible par l’Observatoire de Paris au 77 avenue Denfert Rochereau, 75014 Paris.

Résumé :

Cette thèse a pour objectif l’amélioration de l’exactitude du gravimètre atomique du LNE-SYRTE. Ce gravimètre utilise des techniques d’interférométrie atomique pour déterminer l’accélération de la pesanteur g subie par des atomes de Rubidium 87 en chute libre. Il constitue la référence métrologique nationale pour la mesure de g et ses biais doivent donc être évalués avec la meilleure incertitude possible. Au début de cette thèse, le budget d’incertitude total était de 4.3μGal, dominé par l’incertitude de 4.0μGal associée au biais lié aux aberrations du front d’onde des lasers Raman utilisés pour réaliser les séparatrices lumineuses de l’interféromètre. Pour améliorer l’évaluation de cet effet, nous avons implémenté une source d’atomes ultra froids et mesuré g dans une large gamme de températures. Le développement d’un modèle de l’expérience accompagné par une simulation de l’impact des front d’ondes sur la mesure nous a permis d’évaluer pour la première fois ce biais, avec une incertitude record de 1.3μGal, soit trois fois meilleure que précédemment. Nous avons également implémenté un nouveau système de mesure directe des puissances des faisceaux Raman, adapté à la mesure d’impulsions courtes. Il nous a permis de caractériser et contrôler ces puissances dont les fluctuations sont responsables de biais lors de la mesure de g, tels que les déplacements lumineux à un et deux photons. Nous avons alors mis en avant un biais dépendant de l’aire totale des impulsions de l’interféromètre. Le gravimètre participe au projet de balance de Kibble du LNE qui visait à mesurer la constante de Planck par la pesée du kg et dans lequel une mesure exacte de g est nécessaire. Nous avons ainsi contribué à la révolution qu’a connue le système international d’unités, avec la décision de réviser le SI en fixant la valeur numérique de la constante de Planck et en modifiant la définition du kg, entrée en vigueur le 20 Mai 2019.