ions atomes détermination

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Horloges atomiques
et atomes ultrafroids
Département de Physique
École Polytechnique, 12 Janvier 2007
Claude Cohen-Tannoudji
Collège de France

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1 – Horloges atomiques traditionnelles
• Principe de l’horloge à Césium
• Importance de la durée de l’interaction
• Comment allonger cette durée. Franges de Ramsey
2 – Atomes ultrafroids
Plan de l’exposé
• Forces exercées par la lumière sur les atomes
• Ralentissement et refroidissement des atomes
3 – Horloges atomiques utilisant des atomes ultrafroids
• Fontaines atomiques
• Horloges spatiales
• Quelques applications

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MESURE DU TEMPS
ET HORLOGES ATOMIQUES

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Mesure du temps
Basée sur des phénomènes périodiques
Fréquence νPériode 1/νFréquence angulaire ω=2πν
• Rotation de la terre sur elle-même et autour du soleil
• Pendule
• Oscillateur à quartz
• Fréquence νAd’une transition atomique
b
a
Exemples de phénomènes périodiques
h : Constante de Planck = 6.63 × 10-34 J.s

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Horloges atomiques
La probabilité de transition a→b
mesurée en fonction de ω0 a la
forme d’une courbe de résonance
centrée en ω
A= (Eb-Ea) / ħ
et de largeur Δω
Δ ω
ωΑ
Un oscillateur de fréquence ω0
génère une onde électromagnétique
qui excite une transition a - b
Une boucle d’asservissement
assujettit ω0à rester égale à la
fréquence atomique ωA
Une horloge atomique est un oscillateur dont la fréquence est
verrouillée sur celle d’une transition atomique
Plus Δω est petit, plus l’asservissement sera précis