Des premiers lasers à gaz carbonique aux interféromètres atomiques et moléculaires

Resume L'objectif de cette publication est de faire emerger le fil conducteur qui m'a guide sur un chemin parfois chaotique depuis la spectroscopie jusqu'a l'interferometrie atomique. La recherche d'un pouvoir de resolution toujours croissant a entraine les spectroscopistes a prendre en compte le mouvement externe des atomes et des molecules. L'elargissement Doppler habituel puis l'effet Doppler relativiste pouvaient s'accommoder d'un traitement classique de ce mouvement externe. Mais l'effet de recul s'est impose pour faire respecter la conservation de la quantite de mouvement entre atomes et lumiere. Des lors, il etait devenu imperatif de traiter simultanement et de facon quantique les degres de liberte internes et les degres de liberte externes des atomes et molecules. Les processus impliques dans les differentes methodes de spectroscopie sont alors apparus comme des phenomenes d'interference quantique entre differents chemins d'espace-temps correles avec les changements d'etat interne des objets. Ces interferences sont bien representees par des diagrammes de matrice densite. La notion d'interferometre atomique est alors rendue manifeste dans ces diagrammes. La methode des champs separes de Ramsey peut etre interpretee comme un processus interferometrique dans l'espace interne aux atomes qui peut etre etendue au domaine optique grâce a une interference dans l'espace externe qui annule l'effet Doppler du premier ordre. Les nouveaux interferometres sont des senseurs inertiels en meme temps que des horloges, une phase externe s'ajoutant a la phase interne. Une description unifiee se fait naturellement dans un espace a cinq dimensions qui combine ces deux aspects en ajoutant la dimension interne liee au temps propre a l'espace-temps externe. Elle offre une classification naturelle des interferometres a partir du tenseur metrique et de ses derivees. A titre d'exemple, on introduit ainsi le concept d'interferometre chiral pour rechercher une propriete chirale de l'espace-temps, telle que sa torsion.