A new kind of interferometer for the study of gravity on antihydrogen atoms

Dans cette thèse, nous présentons un concept innovant de gravimètre quantique, dans lequel des atomes préparés dans un état limité de Heisenberg effectuent un unique rebond sur un miroir plan, suivi d'une chute libre. Ce schéma produit un motif d'interférence simple et robuste, à partir duquel il devrait être possible de mesurer l'accélération de chute libre des atomes. Nous estimons la précision attendue de l'interféromètre à rebond unique en utilisant la méthode de l'estimateur du maximum de vraisemblance, pour l'expérience GBAR, qui vise à mesurer le principe d'équivalence faible sur de l'anti-matière. Nous montrons que cet interféromètre atteint la borne de Cramér-Rao à partir d'environ 100 atomes détectés, et qu'il permet d'envisager une précision relative de σg/g ≃ 1.1 x 10-6 pour 1000 atomes détectés. Grâce à une étude analytique approfondie, nous comprenons la forme des franges d'interférence, et donc la sensibilité de cet interféromètre. Ce schéma proposé ouvre la voie à des mesures de chute libre sur des espèces atomiques rares ou exotiques, en particulier dans des situations où le temps expérimental ou le nombre de détection sont limités par des contraintes physiques intrinsèques.