Accélération d’atomes ultra-froids : vers une mesure de h/M et de α Laboratoire Kastler Brossel, Paris (ENS, CNRS, UPMC) BNM - Institut National de Métrologie, Paris (CNAM) P. Cladé, R. Battesti, S. Guellati, C. Schwob, B. Grémaud, F. Nez, L. Julien, F. Biraben
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Accélération d’atomes ultra-froids :vers une mesure de h/M et de α
Laboratoire Kastler Brossel, Paris (ENS, CNRS, UPMC)
BNM - Institut National de Métrologie, Paris (CNAM)
P. Cladé, R. Battesti, S. Guellati, C. Schwob,B. Grémaud, F. Nez, L. Julien, F. Biraben
Determination of the fine structure constant
Rydberg constant(7 × 10-12)
(2 × 10-10)
atomic massproton mass
(4.6 × 10-10)
proton masselectron mass
h/MA α
Ae
p
p
A
Mh
mm
mM
cR
×××= ∞22α22
21 αcmchR e=∞
Hydrogen atom
• measurement of h/MA at 6 × 10-8
determination of α at 3 × 10-8
• total dispersion of α measurements: 2.4 ×10-7
(CODATA 1998)
Measurements of αCodata98
quantum Hall effectCodata02
muonium
h / M(neutron)h / M(Cs)
QED
h / M
Solid-statephysics
g – 2 of the electron
α-1
2e/h RK=h/e2=µ0c/2α
s.h.f
ae = f (α/π)
Mv=h/λatomic interferometry
10-7
Γ’ (lo)p,h-90
137,035 990 137,036 000 137,036 010
The principle of the experiment :measurement of the atomic recoil
velocity
a
b
ωħk MA MA vrecoil
AMkh
=recoilv 16v87 −⋅≈ smmRbrecoil
measurement of vrecoil and k ⇒ h/MA
Raman transitions (1) : velocity selection
MA
•coherent momentum transfert
k1 k2
v
e
ω1ω2
ab
δ
∆
r
( )21v kkM A −=∆ h
( ) ( )A
ab Mkkkkr 2
v22
212121
rr
hrrr −
−−⋅−−−= ωωωδπ
( )rab kkkkr vv2 and 0 2121 ++≈−⇒−≈== ωωωδ
•control of δr control of v•two hyperfine levels involved velocity selection and measurement