Tester la relativité générale avec des horloges dans l’espace, et explorer les possibilités de détection de matière noire avec des atomes froids dans l’espace et au sol - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

Testing general relativity with clocks in space, and explore the possibilities of detecting dark matter with cold atoms in space and on the ground.

Tester la relativité générale avec des horloges dans l’espace, et explorer les possibilités de détection de matière noire avec des atomes froids dans l’espace et au sol

Abstract

This thesis presents two research projects that are placed in the context of the two main theories of modern physics: general relativity and the standard model. — The first project aims at measuring the gravitational redshift between the PHARAO clock of the ACES-PHARAO payload (which will be docked on the ISS) and the best clocks of the different metrology laboratories. As a data processing and analysis center, the SYRTE laboratory is actively preparing the future launch of the mission by developing various dedicated software. This manuscript presents the last stage of processing which allowed to validate the expectations of the mission and which will allow to extract the violation parameter of Albert Einstein’s theory. — The second project is a dark matter research experiment located at Paris Observatory. According to the ultra-light scalar field theory, the dark matter surrounding the Earth would be at the origin of a variation of the fundamental constants of Nature. This causes a temporal oscillation of the length of the ultrastable cavity and of the optical fiber composing the Mach-Zehnder interferometer of the experiment. The development and optimization of the optical device allowed to reach a level of sensitivity low enough to place competitive constraints on the dark matter models but unfortunately did not reveal any trace of this unknown matter in the sensitivity zone of the experiment.
Cette thèse présente deux projets de recherche qui se placent dans le contexte des deux grandes théories de la physique moderne : la relativité générale et le modèle standard. — Le premier projet a pour objectif de mesurer le décalage vers le rouge gravitationnel entre l’horloge PHARAO de l’ensemble ACES-PHARAO (qui sera arrimé à l’ISS) et les meilleures horloges des différents laboratoires de métrologie. En tant que centre de traitement et d’analyse des données, le laboratoire SYRTE prépare activement le futur lancement de la mission en développant différents logiciels dédiés. Ce manuscrit présente le dernier étage de traitement qui a permis de valider les attentes de la mission et qui permettra d’extraire le paramètre de violation de la théorie d’Albert Einstein. — Le second projet est une expérience de recherche de matière noire située à l’Observatoire de Paris. Selon la théorie des champs scalaires ultra-léger, la matière noire entourant la Terre serait à l’origine d’une variation des constantes fondamentales. Celle-ci entraine une oscillation temporelle de la longueur de la cavité ultrastable et de la fibre optique composant l’interféromètre de Mach-Zehnder de l’expérience. La mise en place, le développement et l’optimisation du dispostif optique ont permis d’atteindre un niveau de sensibilité suffisament faible pour placer des contraintes compétitives sur les modèles de matière noire mais n’a malheureusement pas révélé de trace de cette matière inconnue dans la zône de sensibilité de l’expérience.
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Dates and versions

tel-03151020 , version 1 (24-02-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03151020 , version 1

Cite

Etienne Savalle. Tester la relativité générale avec des horloges dans l’espace, et explorer les possibilités de détection de matière noire avec des atomes froids dans l’espace et au sol. Astrophysique [astro-ph]. Observatoire de Paris - SYRTE, 2020. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03151020⟩
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