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Université Paris-Nord - Paris XIII (23/11/2006), Anne Amy-Klein (Dir.)
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Première détermination de la constante de Boltzmann par une méthode optique
Mickaël Guinet1

Ce manuscrit présente une expérience totalement nouvelle visant à mesurer la constante de Boltzmann par une méthode de spectroscopie laser. Cette constante est déduite de la largeur à mi-hauteur d'un profil d'absorption linéaire d'un gaz d'ammoniac à température contrôlée. Sur le plan théorique, cette expérience nécessite une analyse très poussée de la forme de raie en absorption linéaire.
Dans ce mémoire, je décris les solutions apportées pour obtenir un faisceau laser de fréquence parfaitement contrôlée, largement accordable autour de 10 µm et d'intensité constante. Je décris également les options retenues pour le contrôle en température du gaz d'ammoniac.
Les résultats obtenus sont très encourageants, nous avons après seulement 2 ans déjà obtenu une première mesure de la constante de Boltzmann avec une incertitude relative de 1,9X10-4: k=1,38065(26)X10-23 J.K-1.
Dans ce manuscrit, je présente également plusieurs voies d'amélioration à court et moyen termes.
Je présente enfin une expérience de franges de Ramsey-Bordé référencée sur l'étalon primaire de fréquence localisé à Paris (au SYRTE). La chaîne de mesure absolue de fréquence atteint une résolution de 10-14 et l'incertitude pour la mesure de la frange centrale est également de l'ordre de 10-14. A moyen terme, ce système de mesure par rapport à l'étalon primaire pourra être utilisé pour contrôler la fréquence du laser à CO2 dans les futures expériences de mesure de la constante de Boltzmann.
1:  LPL - Laboratoire de Physique des Lasers
Système international d'unités – Constantes fondamentales – Spectroscopie laser – Absorption linéaire – Forme de raie – Laser à CO2 ultra-stable – Asservissement en fréquence – Spectroscopie moléculaire à ultra haute résolution – Franges de Ramsey-Bordé à deux photons – Stabilisation en température

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