Horloge à réseau optique de mercure : spectroscopie haute-résolution et comparaison d'étalons de fréquence ultra-précis / Maxime Favier ; sous la direction de Sébastien Bize

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Horloges atomiques

Étalons atomiques de fréquence

Classification Dewey : 539.7

Bize, Sébastien (1972-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Raimond, Jean-Michel (1955-.... ; physicien) (Président du jury de soutenance / praeses)

Fallani, Leonardo (1977-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Knoop, Martina (1965-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Udem, Thomas (19..-....) (Membre du jury / opponent)

Grangier, Philippe (1957-.... ; physicien) (Membre du jury / opponent)

Université Pierre et Marie Curie (Paris ; 1971-2017) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Systèmes de référence temps-espace (Paris ; 1998-....) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : L’objet de cette thèse est le développement d’un standard de fréquence optique base sur l’atome de mercure 199Hg piégé dans un réseau optique. Je présenterai le dispositif expérimental et les améliorations apportées au cours de la thèse qui ont permis d’effectuer la spectroscopie de la transition doublement interdite 1S0 – 3P0 du mercure dans le domaine ultraviolet avec une résolution de l’ordre du Hz. Une telle résolution nous a permis de mener une étude approfondie des effets physiques affectant la fréquence de la transition d’horloge. Cette étude a permis un gain d’un facteur 60 sur la connaissance de la fréquence de la transition d’horloge, et de pousser l’incertitude au-delà de la réalisation de la seconde si par les étalons de fréquence basés sur le césium. Enfin je présenterai les résultats de plusieurs campagnes de comparaison entre notre étalon au mercure et d’autres horloges de très haute précision fonctionnant dans le domaine optique ainsi que dans le domaine micro-onde.

Résumé / Abstract : This thesis presents the development of a high-accuracy optical frequency standard based on neutral mercury 199Hg atoms trapped in an optical lattice.I will present the experimental setup and the improvements that were made during this thesis, which have allowed us to perform spectroscopy on the doubly forbidden 1S0 - 3P0 mercury clock transition with Hz level resolution. With such a resolution, we have been able to conduct an in-depth study of the physical effects affecting the clock transition. This study represents a factor 60 in accuracy on the knowledge of the clock transitions frequency, pushing the accuracy below the current realization of the si second by the best cesium atomic fountains. Finally, i will present the results of several comparison campaigns between the mercury clock and other state-of-the-art frequency standards, both in the optical and in the microwave domain.