Mesures de précision et tests de physique fondamentale sur des molécules froides

L’instrument sera utilisé en priorité pour mesurer la très faible différence d’énergie entre les deux énantiomères d’une molécule chirale induite par l’interaction électrofaible, signature de la violation de la parité (symétrie gauche-droite) et sonde potentielle de nouvelles physiques, notamment liées à la matière noire.

Par rapport aux atomes, les molécules offrent, grâce à leurs nombreux degrés de liberté internes, des perspectives particulièrement prometteuses pour améliorer les tests de physique fondamentale et les mesures de précision. Elles sont aujourd’hui de plus en plus utilisées au niveau international pour tester des symétries fondamentales, mesurer des constantes fondamentales ou leur éventuelle variation temporelle, rechercher des signatures de matière noire, etc. Nombre de ces expériences reposent sur la mesure extrêmement précise de fréquences de transition moléculaires, soulignant le rôle central de la métrologie des fréquences. Elles nécessitent également des techniques avancées de manipulation des molécules, déjà couramment employées pour les atomes : adressage sélectif d’états quantiques, détection efficace, temps de cohérence longs, refroidissement des degrés de liberté internes et externes.

Le doctorant ou la doctorante prendra une part active aux premières étapes du développement expérimental, qui constituent des avancées majeures vers la maîtrise de ces techniques pour les molécules. Ses missions comprendront notamment :

la mise en place et la caractérisation de systèmes laser à cascade quantique (QCL) dans le moyen infrarouge à 6,4 µm et 15,5 µm destinés à sonder des transitions vibrationnelles moléculaires dans ces régions spectrales ;
la réalisation des premières expériences de spectroscopie d’absorption Doppler et sub-Doppler sur des molécules froides produites à environ 1 K au sein d’un nouvel appareil de refroidissement cryogénique ;
l’étude spectroscopique de molécules organométalliques chirales et achirales particulièrement prometteuses, ainsi que d’hydrocarbures aromatiques polycycliques, en vue de futures mesures de haute précision.