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Dolfo, Gilles. Vers la stabilisation d'un interféromètre atomique contre les vibrations. Le pendule à lame élastique et son amortissement

Dolfo, Gilles (2018). Vers la stabilisation d'un interféromètre atomique contre les vibrations. Le pendule à lame élastique et son amortissement.

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Résumé en francais

Le thème central de la thèse est l'interférométrie atomique et la réduction du bruit de phase lié aux vibrations de l'environnement. Les interféromètres atomiques sont des instruments pouvant permettre des mesures fondamentales de grande précision et cette précision est fortement liée à la vitesse des atomes. L'interféromètre qui était utilisé à Toulouse travaillait alors avec des atomes de lithium aux énergies thermiques et le projet était de pouvoir utiliser des atomes fortement ralentis. Les vibrations du sol (bruit sismique) deviennent alors un inconvénient majeur et il est indispensable de s'en affranchir le plus possible. La première partie du travail fut de prévoir une isolation vis à vis du bruit sismique. Un premier filtre est réalisé en plaçant l'ensemble de la manipulation sur un pendule suspendu par 3 fils. Celui ci atténue les vibrations de fréquence supérieure à sa fréquence propre mais amplifie celles de fréquences voisines de celle-ci. Il faut donc un pendule asservi et cela implique un sismomètre sensible pouvant fonctionner sous ultravide. Nous avons développé une stabilisation des mouvements horizontaux en nous appuyant tout d'abord sur des sismomètres simples mais peu sensibles, puis nous avons cherché à améliorer les performances en réalisant un capteur de déplacement basé sur un interféromètre de Michelson à coins de cube. Nous avons suivi en cela les travaux de l'équipe de M.Zumberge qui utilise une détection de deux signaux en quadrature ce qui permet une mesure de déplacement avec une sensibilité meilleure que 4.10-13 m/vHz à 1 Hz et entrepris d'adapter cette technologie à un fonctionnement sous ultravide. Mais les difficultés rencontrées et l'abandon de l'interféromètre tel qu'il était pour en developper un nouveau ne nous ont pas permis d'atteindre complètement notre but et de pouvoir tester le sismomètre in-situ.Cependant, la mise au point et l'optimisation du sismomètre nous a amené à nous pencher sur la théorie des pendules à lame élastique, lesquels sont largement utilisés dans ce genre de capteurs. Il nous est apparu que cette théorie était très incomplète et nous avons entrepris une étude plus systématique de tels pendules ce qui a donné lieu à une publication et fait l'objet de la seconde partie de la thèse. Un paramètre important d'un pendule est son amortissement et nous avons étudié et comparé d'un point de vue théorique et expérimental les différentes causes de celui ci. Les expériences réalisées nous ont poussés à nous intéresser aux frottements sur l'air dans le régime de Stokes. Comme nous n'avons trouvé aucune publication concernant une expérience utilisant un pendule oscillant aux faibles nombres de Reynolds, nous avons décidé de réaliser de telles expériences sur des sphères et sur des cylindres de différents diamètres, ce qui conclut ce travail de thèse.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
L'Hermite, Jean-Marc
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR), UMR 5589
Mots-clés libres :Interférométrie - Vibrations - Amortissement - Friction - Stokes - Oscillateurs couplés
Sujets :Physique
Déposé le :08 Feb 2019 17:16