Vers une mesure précise du potentiel Casimir-Polder entre des atomes d’argon métastables et un nanoréseau en transmission

Toward accurate measurement of Casimir-Polder potential between metastable argon atoms and nanofrabricated transmission grating

• Auteur / Autrice : Charles Garcion
• Direction : Gabriel Dutier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 01/12/2022
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des lasers (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Pruvost
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Pruvost, Eric Charron, Carsten Henkel, Ernst Rasel, Benoît Darquié
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Charron, Carsten Henkel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atomes froids

Ondes -- Diffraction

Schrödinger, Équation de

Mots clés libres

Jet lent

Casimir-Polder

Atome-Surface

Slow atomic beam

Casimir-Polder

Atom-Surface

Résumé

Depuis les années 1950, les interactions atome-surface, aussi appelées interactions Casimir-Polder, ont été étudiées au travers de nombreux travaux théoriques. Nombre d'expériences ont été proposées et réalisées afin de mesurer les interactions atome-surface. Pour autant, les expériences n'ont pas permis de mesurer le potentiel d'interaction atome-surface avec une incertitude inférieur à 10%. Dans cette thèse, nous présentons une expérience d'atomes froids dédié à l'étude des interactions Casimir-Polder. L'expérience repose sur la diffraction d'atomes d'argon métastables par un nanoréseau matériel en transmission. Au vu des vitesses de propagation des atomes, nous avons développé une simulation basée sur la résolution numérique de l'équation de Schrödinger dépendant du temps. Cette simulation nous permet d'étudier la diffraction d'un paquet d'ondes par une fente matérielle, tout en prenant en compte à la fois les interactions atome-surface et l'absorption de la fonction d'onde au contact des surfaces. Les résultats de la simulation sont confrontés aux données expérimentales à l'aide d'outils statistiques permettant de tester le modèle dans le but d'effectuer une mesure de précision.

Since the 1950's, atom-surface interactions, also called Casimir-Polder interactions, have been studied through numerous theoretical works. Many experiments have been proposed and performed to measure the atom-surface interactions. However, the experiments did not allow to measure the atom-surface interactions potential with a better accuracy than 10%.In this thesis, we present a cold atom experiment dedicated to the study of Casimir-Polder interactions. The experiment is based on the diffraction of metastable argon atoms by a transmission material nanograting. Regarding the propagation velocities of the atoms, we have developed a simulation based on the numerical solution of the time-dependent Schrödinger equation. This simulation allows us to study the diffraction of a wave packet by a material slit, while considering both the atom-surface interactions and the absorption of the wave function at the surfaces. The results of the simulation are compared with the experimental data using statistical tools to test the model in order to make an accurate measurement.