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FORCA G : Un interféromètre à atomes froids piégés pour la mesure de forces à faible distance.

Quentin Beaufils

Le but du projet FORCA-G est d’étudier les interactions à faible distance entre une surface et des atomes piégés proches de la surface. En utilisant des atomes de Rubidium confinés dans les puits d’une onde stationnaire, le potentiel atome-surface sera mesuré avec une grande sensibilité en utilisant des techniques d’interférométrie atomique.

Nous avons dans un premier temps démontré la réalisation d’un interféromètre atomique piégé dans un réseau vertical loin de toute surface. Notre système est constitué d’atomes froids de 87Rb refroidis par laser et piégés dans la bande fondamentale d’un réseau optique 1D vertical. La différence de potentiel entre deux puits adjacents du réseau définit la fréquence de Bloch du système νB = mag λl/2h où λl est la longueur d’onde du réseau, ma la masse atomique, g l’accélération de la pesanteur terrestre et h la constante de Planck. Les états propres de ce système |Wm> appelés états de Wannier-Stark (WS) forment une échelle d’états localisés séparés en énergie par la fréquence de Bloch et indexés par le nombre quantique m définissant le site du réseau contenant le centre de la fonction d’onde spatiale.

Des transitions Raman contrapropagantes impliquant les deux états hyperfins du Rumbidium nous permettent d’induire des transitions entre états de WS séparés par un nombre Δm de sites du réseau. Un interféromètre de type Ramsey nous permet de mesurer la fréquence de Bloch du système avec une incertitude relative de 2x10-5 à 1s de mesure. Un tel résultat permettrait, une fois les atomes sélectionnés dans un seul puits du réseau et placés à une distance de l’ordre de quelques micromètres du miroir définissant l’onde stationnaire, de mesurer la force de Casimir-Polder avec une incertitude statistique de l’ordre de 1% pour un temps de mesure de 1000 s.