Construction d'une fontaine double a atomes froids de 87Rb et 133Cs : étude des effets dépendant du nombre d'atomes dans une fontaine

La definition de la seconde est basee sur l'atome de cesium. A ce jour, les meilleures horloges sont des fontaines a atomes froids de cesium. Elles realisent la seconde avec une exactitude de 10^{-15}. Leur stabilite, limitee de maniere ultime par le bruit de projection quantique, vaut typiquement 6 x 10^{-14}\tau^{-1/2} pour 4 x 10^5 atomes detectes, et atteint 6 x 10^{-16} en 3 heures d'integration. Dans ces conditions, les interactions entre atomes froids deplacent la frequence de l'horloge d'environ 3 x 10^{-14}. Ce deplacement est techniquement difficile a corriger au niveau de quelques 10^{-16}. Ce travail de these montre que l'utilisation du ^{87}Rb est une alternative interessante au Cs, puisque son deplacement collisionnel est pres de 100 fois plus petit. Dans un premier temps, nous caracterisons les performances de la fontaine a ^{87}Rb construite pendant ce travail de these. Puis, nous modelisons les effets dependant du nombre d'atomes dans les fontaines : le deplacement collisionnel et l'entrainement de frequence par la cavite micro-onde. Ces deux effets sont mesures simultanement par une methode differentielle. La modelisation de l'evolution du nuage atomique dans la fontaine permet de confronter nos mesures avec les predictions theoriques sur les longueurs de diffusion en onde "s". Par ailleurs, la comparaison des frequences hyperfines du Rb et du Cs dans des fontaines independantes nous a permis de realiser un test de la derive de la constante de structure fine \alpha au niveau de 7 x 10^{-15}.an^{-1}. Afin d'ameliorer ce test, nous avons construit une fontaine pouvant fonctionner simultanement au Rb et au Cs. Les ameliorations techniques apportees sur cette horloge, conjointement a une nouvelle procedure de mesure du deplacement collisionnel du Cs, devraient permettre d'explorer la gamme d'exactitude des 10^{-16} pour ces deux alcalins.