Theoretical tools for experimental gravitation and applications to matter wave interferometers and cavities.
Outils théoriques pour la gravitation expérimentale et applications aux interféromètres et cavités à ondes de matière.
Résumé
The experimental gravitation has experienced dramatic developments over the past twenty years thanks in part to the development of atomic physics. With the help of advanced cooling techniques, it is possible to exploit the wave behavior of matter. Atom interferometry has become a method for building clocks and inertial sensors among the most accurate and Bose-Einstein condensation allows the observation of macroscopic quantum phenomena. In this thesis, we explore some possible applications of matter wave experiments to probe the gravitation in the weak field approximation. In the first part, we develop generic tools for theoretical description of general relativity experiments. We apply them in the second part: we calculate the sensitivity of matter wave interferometers to Lense-Thirring, then to the gravitational waves, and we compare them to laser interferometers. Finally we calculate the transition probability of a matter wave cavity in interaction with a gravitational wave.
La gravitation expérimentale a connu des développements spectaculaires ces vingt dernières années en partie grâce aux développements de la physique atomique. A l'aide de techniques de refroidissement sophistiquées, il est possible d'exploiter le comportement ondulatoire de la matière. L'interférométrie atomique est devenue une méthode de fabrication d'horloges et de senseurs inertiels parmi les plus précis et la condensation de Bose-Einstein permet
l'observation de phénomènes quantiques macroscopiques. Dans cette thèse, nous explorons quelques applications possibles des ondes de matière pour les expériences de gravitation en champ faible. En première partie, nous développons des outils génériques pour la description théorique des expériences en relativité générale. Nous les appliquons dans la seconde partie: nous calculons la sensibilité des interféromètres à ondes de matière à l'effet Lense-Thirring, puis aux ondes gravitationnelles, et nous les comparons aux interféromètres laser. Enfin nous calculons la probabilité de changement d'état d'une cavité à onde de matière en interaction avec une onde gravitationnelle.
l'observation de phénomènes quantiques macroscopiques. Dans cette thèse, nous explorons quelques applications possibles des ondes de matière pour les expériences de gravitation en champ faible. En première partie, nous développons des outils génériques pour la description théorique des expériences en relativité générale. Nous les appliquons dans la seconde partie: nous calculons la sensibilité des interféromètres à ondes de matière à l'effet Lense-Thirring, puis aux ondes gravitationnelles, et nous les comparons aux interféromètres laser. Enfin nous calculons la probabilité de changement d'état d'une cavité à onde de matière en interaction avec une onde gravitationnelle.