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Expérience

Métrologie du rapport des masses du proton et de l’électron par spectroscopie vibrationnelle de H_2^+

Les fréquences de vibration d’une molécule diatomique sont, en première approximation, celles d’un oscillateur harmonique de masse égale à la masse réduite des deux noyaux. Une fréquence de vibration de H_2^+ a donc une dépendance en fonction des constantes fondamentales donnée par :

h \nu_{vibr} \propto \sqrt{\frac{m_e}{m_p}} R_{\infty}

où R_{\infty} est la constante de Rydberg, connue avec une excellente précision : 6.6 10^{-12} , à comparer à l’incertitude actuelle sur le rapport des masses : 4.3 10^{-10} . La mesure d’une fréquence de vibration et sa comparaison avec les prédictions théoriques permettent donc une détermination du rapport m_p/m_e .

Pour cela, nous avons mis en place :
- un piège à ions
- une source laser d’excitation à 9,16 microns
- une cavité de haute finesse
- un protocole expérimental par 2+1’ REMPD (resonance enhanced multi-photon dissociation)

Un laser à cascade quantique (QCL) asservi en phase

Les lasers à cascade quantique (QCL) sont des sources laser qui depuis peu fonctionnent en régime monomode continu en délivrant des puissances de l’ordre de la centaine de mW dans l’infrarouge (9 à 10 microns). Ces images montrent le QCL et l’objectif de focalisation installés sur une monture en cuivre elle-même montée dans un cryostat à azote liquide. La source que nous utilisons pour exciter la transition à deux photons à 9.166 microns entre les niveaux (v=0,L=2) et (...)

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Le piège à ions

Confinement des ions Les ions sont confinés dans un mini piège hyperbolique radiofréquence (piège de Paul) dans une enceinte sous ultra vide. Les dimensions axiales et radiales du piège sont de 6 mm et 8,4 mm. La fréquence RF utilisée est d’environ 14 MHz. Piège de Paul hyperbolique. Les trous permettent le passage de l’un des faisceaux laser. Production des ions Les ions H sont produits par impact électronique sur les molécules d’hydrogène résiduel présentes dans (...)

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Principe de l’expérience

L’expérience consiste à sonder la transition à deux photons sans effet Doppler (v=0, L=2) -> (v’=1, L’=2) à 9.166 micron (v,L sont respectivement les nombres quantiques vibrationnel et rotationnel). Bien que cette transition soit parmi les plus intenses dans H2+, le taux de transition attendu reste faible, de l’ordre de 30/s, en raison de l’absence de niveau intermédiaire quasi-résonnant. Il est nécessaire d’assurer des temps d’interaction longs, (...)

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