Violation de la Parité dans l'atome de Césium :
l'expérience en cours au laboratoire Kastler-Brossel
Retour au sommaire
    Mesure du déplacement par effet Stark du niveau 13S du Césium
    Motivation
    La connaissance de la grandeur du champ électrique est importante pour connaître l'angle qPV, mesuré en une grandeur purement atomique, ImE1PV / b , dont on extrait Qw. A l'heure actuelle la fiabilité de la calibration de E basée sur le calcul de simulation numérique apparaît comme satisfaisante, mais la précision de ce test de fiabilité n'excède pas 10%.
Nous souhaiterions donc pouvoir disposer d'une mesure nous apportant une calibration absolue du champ dans la configuration de champ électrique longitudinal. De ce point de vue, le déplacement Stark de l'état 13S1/2 du césium est une bonne observable. Au préalable, nous nous proposons d'observer ce déplacement dans une configuration beaucoup simple à calculer, consistant en un condensateur plan. Notre champ sera ainsi calibré par rapport à celui d'un condensateur plan. Il importe de noter que cette expérience aura un autre intérêt : celui fournir la polarisabilité électrique de l'état 13S1/2, grandeur atomique calculable avec une précision supérieure à 1%. Ce projet est ainsi destiné à fournir une information spectroscopique nouvelle sur le césium, pouvant être utilisée comme test supplémentaire des calculs de physique atomique ab-inition dans le césium, test original vu sa sensibilité aux valeurs à grande distance des fonctions d'onde s et p.

    Principe
Les niveaux d'énergie mis en jeu sont représentés sur la figure. Un faisceau à 852 nm excite une classe de vitesse donnée dans 6P3/2. Un second faisceau à 547 nm transfère alors ces atomes dans l'état 13S1/2 (on peut saturer la transition avec 100mW, disponibles sur notre expérience actuelle). La détection peut se faire de plusieurs manières : fluorescence de l'état 13S, absorption à 547 nm, modification de l'absorption sur un faisceau sonde accordé sur la transition  6P3/2 -7S1/2 à 1.47µm, modification de l'absorption à 852 nm.

La raie est sans effet Doppler (on a sélectionné une seule classe de vitesse lors de la première étape). L'application d'un champ électrique de direction quelconque déplace l'état 13S de 380 MHZ/(kV/cm), déplacement facile à mesurer sur la fréquence du laser vert ou celle du laser à 852 nm (les déplacemements de 6S et 6P sont négligeables).

 La méthode retenue consiste à mesurer la différence de transmission pour 2 deux faisceaux IR parallèles du même laser accordé à 852 nm. L'un sert de référence, l'autre est superposé au faisceau vert accordé sur la transition 6P3/2 -13S. Il interagit à la fois avec des atomes placés dans le champ E et des atomes hors du champ. La mesure porte sur la différence des fréquences de résonance pour les deux groupes d'atomes, auxquels correspondent deux pics d'absorption.

Cette mesure est rendue précise grâce à une modulation de fréquence du faisceau vert par un modulateur acousto-optique. La mesure atteint une précision de 1%. Des tests sont en cours pour connaître les sources possibles d'effet systématique, en particulier lorsqu'on transpose l'expérience des faibles vers les fortes densités atomiques de césium, intéressantes pour l'expérience violation de la parité.


Page rédigée par M.A. Bouchiat. Octobre 2000.