Sélection des atomes de césium dans une horloge atomique

[lolh2]

Bonjour, dans une horloge atomique avant que les atomes de césium ne soient soumis à leur fréquence de résonance dans la cavité à micro-ondes, ils sont sélectionnés, c'est-à-dire qu'un dispositif laser sélectionne les atomes se trouvant dans un niveau (a).

Je pense que le laser fait ca, pour éviter que des atomes soient déja au niveau (b).

Ma question est la suivante:

Comment un laser peut-il sélectionner des atomes?

D'ailleurs on retrouve le même principe de sélection des atomes avec un 2ème laser (cette fois ci au niveau b) à la sortie de la cavité à micro-ondes.


Merci.
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[LPFR]

Bonjour.
Je pense que vous êtes mal renseigné.
On ne sélectionne pas les atomes de césium. On envoi une onde qui est absorbée par les atomes qui se trouvent dans l'état "qu'il faut". Les autres ne sont pas concernés.
Un laser ne peut pas sélectionner des atomes sans les faire changer d'état.
Au revoir.

[maxwellien]

Bonjour pourrai je avoir des informations sur le fonctionnement d'une horloge atomique plus précisément comment détecter les transitions énergétiques dans l'a tomes de césium?
Par exemple comment compter des milliards de transitions énergétiques dans une seconde?
Merci

[lolh2]

Ok le laser va faire passer les atomes de cesium peut-être d'un état inféieur à un état supérieur mais encore faudrait-il que ca soit à la bonne fréquence, mais ca ne m'explique pas pourquoi le laser sépare les atomes qui sont dans un état A de ceux dans un état B avec une transition hyperfine entre les deux (dans les micro-ondes, donc plutôt du rotationnelle du reste).

Je tire ca de ce site:
http://www.lkb.ens.fr/recherche/atfr...ial/index2.htm

Les horloges atomiques ont été mises au point dès le milieu des années 1950. Leur précision et leur stabilité sont telles qu’elles constituent aujourd’hui les étalons de temps (ou de fréquence). Depuis la Conférence générale des poids et mesures de 1967, « la seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133 ». Les deux niveaux en question correspondent aux deux orientations relatives possibles (parallèle ou anti-parallèle) du moment magnétique de l'électron externe et du moment magnétique du noyau.

Comment fonctionne une horloge atomique ? Prenons l’exemple d’une horloge à césium. Un jet d’atomes de césium est produit par un four ; les atomes passent par un dispositif approprié (champ magnétique, par exemple) qui sélectionne les atomes se trouvant dans le premier niveau hyperfin. Ces atomes traversent ensuite une cavité dans laquelle règne un champ micro-onde de fréquence ajustable, fourni par un oscillateur électronique. Notons (a) le premier niveau hyperfin, et (b) le deuxième. Si la fréquence n du champ est voisine de la fréquence n0 = (Eb – Ea)/h correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins, des atomes absorbent un photon et passent dans le niveau supérieur (b). À la sortie de la cavité, un second tri permet de détecter les atomes ayant subi la transition (l’émission spontanée à partir du niveau (b) est totalement négligeable dans ce domaine de fréquence). Un système d’asservissement ajuste la fréquence n du champ de façon que le nombre d’atomes ainsi recueillis soit maximal : la fréquence n est alors égale à n0. Des moyens électroniques permettent ensuite de diviser la fréquence de l’oscillateur et, au bout du compte, de fournir un top toutes les secondes — avec une exactitude relative d’environ 10–14, c’est-à-dire qu’au bout de 3 millions d’années, l’erreur accumulée par l’horloge serait inférieure à une seconde...

[A voir en vidéo sur Futura]

[lolh2]

En fait en cherchant la source par rapport à mon article de vulgarisation, je m'aperçois que dans le texte du dessus ils ne parlent plus de laser pour "séparer" les atomes mais de champ magnétique.

Mais que ce soit un laser où un champ magnétique, je ne comprends pas comment cela "sépare" les atomes de différents niveaux.

[gatsu]

La question posée dépasse largement la question de principe (à laquelle répond le commentaire de LPFR) et aborde l'aspect technologique des horloges atomiques. L'étape en amont de l'interrogation des atomes est l'étape de refroidissement de ces derniers et de piégeage éventuel. Cela est très bien expliqué dans le wiki dédié dont je préfère donner le lien plutot que le copier-coller (n'ayant pas l'expertise recquise pour en parler sans dire de betise). Il est à noter que d'autres technologies existent pour sonder les niveaux d'atomes supposément dans le fondamental; on pourra mentionner la fontaine à atomes, méthode très répandue également.

[lolh2]

Ok merci beaucoup, c'est plus clair maintenant après avoir lu la page wiki.

La réponse était là :

Dans la mesure où le refroidissement Doppler n'est possible que pour des atomes disposant de configurations électroniques "adaptées", notamment en termes de niveaux hyperfins, de façon à ce que les cycles d'absorption / émission spontanée inhérents au refroidissement Doppler s'effectuent entre les mêmes états ("boucles optiques fermées"), tous les atomes ne peuvent être piégés dans un MOT.

[maxwellien]

que ce soit un laser où un champ magnétique, je ne comprends pas comment cela "sépare" les atomes de différents niveaux.

Le spin peut être assimilé à un aimant donc sous l'effet d'un champs magnétique le faisceau d'atome va se diviser en 2 celui avec le spin 1/2 et celui avec le spin -1/2 ( ce expérience de Stern et gelarch)
Comme a dit LPFR avec le laser on va pouvoir que mettre en état supérieur de spin une population d'atomes si on agit avec la fréquence appropriée

[LPFR]

Bonjour.
Vous avez une description des plusieurs types d'horloges atomiques dans Wikpedia en anglais (pas grand chose dans la page en français).
Au revoir.

[invite07941352]

Bonjour,
Ce site, en français , très complet et détaillé : http://harold.marion.free.fr/Fonctionnement.htm
http://harold.marion.free.fr/Fontaine_atomique.htm