L'objet de ce rapport est de présenter un simulateur interactif illustrant le principe de refroidissement d'atomes par laser, dans le dispositif général d'une horloge atomique. Ce simulateur concerne plus précisément la troisième étape du dispositif de refroidissement : le ralentissement final - ralentissement "Doppler" - et le piégeage des atomes sous forme d'une "mélasse optique", physiquemment un nuage sphérique d'atomes sans paroi matérielle, de taille dont l'ordre de grandeur est le mm, très peu dense et dont la température est très près du zéro absolu. Ce document comporte cinq parties:Les objectifs du simulateur, Le mode d'emploi de l'Applet, a savoir la présentation des différents paramètres manipulables et les écrans de résultats, Les explications, comprenant l'exposé du modèle physique, la réalisation informatique, quelques compléments théoriques et enfin une introduction aux exemples commentés, Deux exemples commentés, La liste des paramètres de l'Applet
Mot(s) clés libre(s) : refroidissement d'atomes par laser, effet Doppler, absorption, horloge atomique

Cette applette généralise à un grand nombre d'atomes (ce qu'on appellera par la suite une "population d'atomes") ce que l'appliquette précédente permettait de faire avec un seul atome. Nous vous conseillons donc de bien vous familiariser avec l'appliquette "Atome Unique" avant de regarder celle-ci dans le détail, votre compréhension des phénomènes physiques en jeu n'en sera que meilleure ! D'autre part, les notions présentes dans cette applet sont les mêmes que dans l'applet "Atome Unique", nous vous renvoyons donc au cours qui y est présenté pour tous les détails de physiques utiles.
Mot(s) clés libre(s) : refroidissement d'atomes par laser, effet Doppler, horloge atomique

Le refroidissement d'atomes par LASER est aujourd'hui couramment utilisé, notamment dans les horloges atomiques qui sont indispensables au bon fonctionnement du système GPS. Il existe plusieurs types de refroidissement, mais nous nous limiterons ici au refroidissement par effet Doppler, qui permet néanmoins de ralentir les atomes jusqu'à une température de l'ordre de 0.1 mK. Le principe de son fonctionnement sera exposé dans la partie "Rappels de cours" qui est ensuite illustratrée par la partie fonctionnement d'une horloge atomique. La manière d'utiliser l'appliquette, ainsi que ses objectifs pédagogiques, sont définis respectivement dans les parties "Mode d'emploi" (illustrée par la la partie "Exemple commenté") et "Objectifs".
Mot(s) clés libre(s) : refroidissement d'atomes par laser, effet Doppler, horloge atomique

Dans la seconde moitié du XIXe siècle, avec le développement des échanges commerciaux et du télégraphe électrique, est apparue la nécessité de disposer d’une heure de référence mondiale. La définition de cette « heure universelle » revenait au choix d’un méridien particulier, lequel deviendrait également le méridien international de référence, ou « premier méridien », pour le repérage des longitudes. Réunie à Washington en octobre 1884, la Conférence internationale du premier méridien porte son choix sur le méridien de Greenwich, au grand dam de la France qui n’accepte pas cette décision et continue à se référer au méridien de Paris. Cependant, lorsque la station de TSF de la Tour Eiffel se révèle capable de hautes performances, qu’il s’agisse de la réception ou de l’émission de signaux horaires, il devient évident que la France peut jouer un rôle international de tout premier plan dans le domaine de l’heure. Mais il va de soi qu’il lui faut préalablement adopter l’heure de Greenwich, ce qui est fait en 1911, tandis que, l’année suivante, Paris devient le siège du Bureau international de l’Heure.  
Mot(s) clés libre(s) : horloge, modèle de mesure, astronomie

Depuis leur invention au milieu du 20ème siècle, les horloges atomiques se sont considérablement améliorées pour atteindre aujourd'hui des précisions exceptionnelles correspondant à une dérive d'une seconde au bout de 3 milliards d'années. De telles précisions sont nécessaires pour répondre à de grands enjeux de la recherche et des applications : tests des lois fondamentales de la physique, positionnement par satellites, synchronisation de réseaux, navigation, etc.L'exposé présentera différents concepts de mesure du temps, détaillera le principe de fonctionnement d'une horloge atomique et en décrira quelques applications majeures.
Mot(s) clés libre(s) : espace-temps, horloge atomique, modèle de mesure, astronomie

Emmanuel Poulle, Membre de l'Institut, spécialiste de l'astronomie médiévale présente l'astrolabe et les débuts de l'horlogerie mécanique au Moyen-Age. Diaporama de nombreuses horloges astronomiques d'Europe.
Mot(s) clés libre(s) : horloge, horloge astronomique, astrolabe, débuts de l'horlogerie

Après quelques exemples d'horloges, historiques ou actuelles, l'article aborde la modélisation physique de certains de ces systèmes, puis les systèmes d'entretien des oscillations et les solutions au problème des grandes oscillations.
Mot(s) clés libre(s) : horloge atomique, horloge, horloge à foliot, horloge à balancier, horloge à ancre, pendule, montre à quartz, Huygens, circuit oscillant, espace des phases, non-linéarité, échappement à ancre, entretien des oscillations, amortissement des oscillations

En utilisant des échanges quasi-résonnants d'énergie, d'impulsion et de moment cinétique entre atomes et photons, il est possible de contrôler au moyen de faisceaux laser la vitesse et la position d'un atome neutre et de le refroidir à des températures très basses, de l'ordre du microKelvin, voire du nanoKelvin. Quelques mécanismes physiques de refroidissement seront passés en revue, de même que quelques applications possibles des atomes ultra-froids ainsi obtenus (horloges atomiques, interférométrie atomique, condensation de Bose-Einstein, lasers à atomes, etc.).
Mot(s) clés libre(s) : absorption de lumière, condensation de Bose-Einstein, dualité onde-corpuscule, effet Doppler, émission de photons, horloge atomique, lumière, mécanique quantique, refroidissement laser, structure atomique

Le GPS, une conférence de Jean-Pierre Lièvre. Principe de fonctionnement du Global Positioning System (GPS) et difficultés de mise en oeuvre.
Mot(s) clés libre(s) : GPS, localisation, satellite, satellites, lois de Képler, doppler fizeau, Galiléo, relativité restreinte, synchronisation, horloges atomiques, horloge atomique

Pendant des siècles, les indications fournies par un cadran solaire suffisaient pour les besoins des hommes, peu mobiles. Avec l’avènement de l’ère moderne puis industrielle, il a fallu connaître l’heure en tout point d’un pays puis de la planète avec une précision de plus en plus élevée. Les progrès scientifiques dans la mesure des mouvements de la Terre ainsi que les progrès technologiques de l’horlogerie ont permis de répondre à ces nouveaux besoins jusqu’au milieu du XXe siècle. Grâce à la physique quantique, une nouvelle étape a été franchie dans la précision ultime de la mesure du temps avec les horloges atomiques. L’application la plus spectaculaire est le système GPS qui sert à définir un Temps Atomique International (TAI) mais aussi et surtout à la géolocalisation, une application désormais indispensable. Le refroidissement des atomes par laser a enfin permis de pousser l’exactitude des horloges atomiques : l’erreur commise n’excède pas 4 secondes à l’échelle de l’âge de l’Univers (13,7 milliards d’années).Toutes les conférences Campus Condorcet
Mot(s) clés libre(s) : horloge atomique, GPS, contribution au concept de temps