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Fiche détaillée Thèses
Université Paris Sud - Paris XI (22/10/1997), Bouchiat, Marie-Anne (Dir.)
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Innovation et optimisation d'une méthode de polarimétrie pompe-sonde avec des faisceaux laser impulsionnels en vue d'une mesure précise de violation de la parité dans l'atome de césium
Dominique Chauvat1

Alors que toutes les expériences de violation de la parité (PV) dans les transitions atomiques très interdites utilisent jusqu'ici la détection par fluorescence, notre expérience est de type pompe-sonde avec détection du signal PV directement sur un faisceau sonde transmis. Un faisceau laser impulsionnel de polarisation linéaire ε_1 excite les atomes de césium sur la transition 6S-7S dans un champ électrique colinéaire E parallèle à k_ex. Le faisceau sonde (k_pr parallèle à k_ex) de polarisation linéaire ε_2 accordé sur la transition 7S-6P3/2 est amplifié. La petite asymétrie (de l'ordre de 10^-6) dans le gain qui dépend du sens du tnèdre (E, ε_1, ε_2) est la manifestation de l'effet PV. On la mesure par une apparente rotation de la polarisation sonde, impaire en E, dans un polarimètre utilisé en mode équilibré. La mise en oeuvre de nouveaux critères de sélection nous permet de discriminer le vrai signal PV de fausses rotations dues à des interférences électromagnétiques, aux effets géométriques, aux imperfections des polarisations pompe et sonde, ou à la présence de champs électriques ou magnétiques transverses. Ces critères de sélection exploitent la symétrie du signal PV - dichroisme linéaire - et la symétrie de révolution de l'expérience. Ceci permet non seulement de rejeter de faux signaux mais aussi d'identifier les mécanismes en jeu, la nature des défauts et de déterminer leur grandeur. Le rapport signal-sur-bruit actuel permet d'entreprendre des mesures PV à la précision statistique de 10%. Une mesure à 1% nécessite des améliorations. Nous avons démontré deux voies possibles. La première exploite l'amplification de l'asymétrie à fort gain, l'un des atouts majeurs de notre méthode de détection basée sur l'émission stimulée. La seconde combine l'augmentation de l'intensité sonde incidente et l'usage d'une lame dichroique amplifiant de petites rotations de polarisation.
1 :  LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel
Violation de la Parité – Emission stimulée – Polarimétrie pompe-sonde multidifférentielle – Rotation de polarisation – Faisceaux laser impulsionnels – Amplification d'une asymétrie – Cellule à césium à champ électrique longitudinal – Effets magnéto-optiques

While Parity Violation (PV) experiments on highly forbidden transitions have been using detection of fluorescence signals; our experiment uses a pump-probe scheme to detect the PV signal directly on a transmitted probe beam. A pulsed laser beam of linear polarisation linéaire ε_1 excites the atoms on the 6S-7S cesium transition in a colinear electric field E parallèle à k_ex. The probe beam (k_pr parallèle à k_ex) of linear polarisation ε_2 tuned to the transition 7S-6P3/2 is amplified. The small asymmetry ( ~ 10^-6) in the gain that depends on the handedness of the trihedron (E, ε_1, ε_2) is the manifestation of the PV effect This is measured as an E-odd apparent rotation of the plane of polarization of the probe beam; using balanced mode polarimetry. New criteria of selection have been devised, that allow us to distinguish the true PV-signal against fake rotations due to electromagnetic interferences, geometrical effects, polarization imperfections, or stray transverse electric and magnetic fields. These selection critena exploit the symmetry of the PV-rotation - linear dichroism - and the revolution symmetry of the experiment. Using these criteria it is not only possible to reject fake signals, but also to elucidate the underlying physical mechanisms and to measure the relevant defects of the apparatus. The present signal-to-noise ratio allows embarking in PV measurements to reach the 10% statistical precision. A 1% measurement still requires improvements. Two methods have been demonstrated. The first one exploits the amplification of the asymmetry at high gain - one major advantage provided by our detection method based on stimulated emission. The second method uses both a much higher incident intensity and a special dichroic component which magnifies tiny polarization rotations.
Parity Violation – Stimulated emission – Muludifferential pump-probe polarimetry – Polarization rotation – Pulsed laser beams – Amplification of an asymmetry – Cesium cell with longitudinal electric field – Magneto-optical effects