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19.09.2011 - Physique fondamentale

Une première pour un accéléromètre à atomes froids

L’Onera participe à ICE, projet de vérification du principe d’équivalence à l’échelle microscopique, mettant en oeuvre une mesure par accéléromètre à atomes refroidis. La mise au point de l'instrument a eu lieu en vol parabolique, une première qui vaut aux partenaires une publication dans la revue Nature Communications.

Le projet ICE a pour but de tester le principe d'équivalence dans la continuité de la mission spatiale Microscope. Ce principe, sur lequel repose la théorie de la relativité générale d’Einstein, est équivalent à l’universalité de la chute libre des corps formulée par Galilée : « Tous les corps, la plume comme le plomb, ont même loi de chute. ». L’originalité de ICE réside dans le fait que le test est réalisé au niveau microscopique, directement sur des atomes (alors que la mission Microscope met à l’épreuve des objets massifs).

Le projet, financé en grande partie par le Cnes, réunit plusieurs équipes de physiciens de l’Onera, de l’Institut d’optique, et de l’Observatoire de Paris. Il consiste en la réalisation d’un double interféromètre à atomes froids à deux espèces - potassium et  rubidium. Cet interféromètre devra mesurer l'éventuelle différence d'accélération entre ces deux espèces lors de la chute libre, ce qui constituerait une violation du principe d’équivalence.
 

Un ingénieur de l'Onera renversé dans l'Airbus Zéro-G en vol parabolique
Un ingénieur de l'Onera renversé dans l'Airbus Zéro-G en vol parabolique

 

Pour avoir une très bonne sensibilité de mesure, les expériences sont réalisées en micro-gravité, dans l'Airbus Zéro-G de Novespace affrété par le Cnes. Les atomes de rubidium soumis à la mesure sont agrégés dans un vide poussé sous la forme d’une boule froide de quelques millimètres de diamètre. L’Onera est spécifiquement chargé de la partie laser du projet  qui permet notamment le refroidissement des atomes à la température de quelques micro-Kelvin, ce qui leur permet de révéler des propriétés ondulatoires qui sont la clé des mesures ultra-précises envisagées.