Résumé « Mesurement of the recoil velocity on rubidium atoms : a

Résumé
« Mesurement of the recoil velocity on rubidium atoms : a new determination of the fine
structure constant tot test quantum electrodynamics »
Par Rym Bouchendira (Laboratoire Kastler-Brossel)
La constante de structure fine \alpha est une constante sans dimension qui décrit la force de
l’interaction électromagnétique. Aujourd’hui, la valeur la plus précise de \alpha est obtenue à
partir de la mesure de l’anomalie du moment magnétique de l’électron et des calculs
complexes de l’électrodynamique quantique.
Nous montrons qu’il est possible à partir de la mesure de la vitesse de recul d’un atome de
rubidium lorsqu’il absorbe un photon de déduire une valeur du rapport h/m(Rb) et de \alpha
avec une grande précision. La vitesse de recul est déduite à partir de la mesure, par effet
Doppler, de la variation de vitesse induite par un phénomène d’accélération cohérente. Nous
utilisons pour cela la technique des oscillations de Bloch et un interféromètre atomique de
Ramsey-Bordé.
Grâce à un nouveau dispositif expérimental dont la mise en place a fait l’objectif de cette
thèse, nous avons obtenu une nouvelle détermination de la constante de structure fine
présentant une incertitude relative de 6, 6 x 10^{-10}. L’incertitude est suffisamment faible
pour permettre de tester, pour la première fois, la contribution des corrections dues aux
hadrons et à l’interaction faible dans le calcul de l’anomalie du moment magnétique de
l’électron.
Abstract
The fine structure constant \alpha is a dimensionless constant that describes the strength of the
electromagnetic interaction. Today, its more accurate value is obtained from the combination
of the electron magnetic moment anomaly measurement and complex QED calculations. In
this work, we show that it is possible, from the recoil velocity measurement on a rubidium
atom when it absorbs a photon, to deduce a value of the ratio h/m(Rb) and of \alpha with a
very small incertainty. For such a measurement, we measure a Doppler shift due to an iduced
coherent accelation by using Bloch oscillations and an atomic Ramsey-Bordé interferometer.
Thanks to a new experimental set up, we have obtained a new value of the fine structure
constant with a relative uncertainty of 6, 6 x 10^{-10}. The precision is large enough to
verify, for the first time, the munonic and weak interaction contributions to the electron
anomaly calculations.