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**Zoom sur l’actualité

Soutenance de thèse, mercredi 29 septembre : Développement d'un gyromètre à atomes froids de haute sensibilité...

Thomas Lévèque, soutiendra sa thèse intitulée "Développement d'un gyromètre à atomes froids de haute sensibilité fondé sur une géométrie repliée", mercredi 29 septembre 2010 à 14h à l'Observatoire de Paris.

Résumé : Depuis les premières expériences de principe, l'interférométrie atomique a connu un essor important lié notamment à la maîtrise des processus de refroidissement d'atomes par laser et à l'utilisation de transitions cohérentes à deux photons pour les manipuler. Nous présentons dans ce travail le développement d'un gyromètre atomique à effet Sagnac de haute sensibilité fondé sur une configuration repliée. Les choix expérimentaux réalisés lors de la conception de ce nouvel appareil ont été guidés par l'étude d'un premier prototype afin de repousser ses limites techniques. La première partie du travail a consisté en la caractérisation du premier gyromètre et à l'étude de ses performances limites liées à la fluctuation du biais introduit par les défauts de front d'onde du faisceau Raman. Cet appareil nous a également permit de mettre en place une méthode de mesure utilisant un sismomètre pour mesurer puis soustraire les accélérations parasites du signal de l'interféromètre assurant ainsi un niveau de sensibilité intéressant dans un environnement perturbé. L'étude s'est ensuite portée sur le test de nouvelles séparatrices atomiques en double-diffraction permettant d'accroître l'aire d'un interféromètre. La dernière partie de ce travail s'est concentrée sur le développement d'un nouveau prototype. Nous présentons ici les résultats préliminaires de cette expérience fondée sur une configuration à 4 impulsions Raman stimulées. Cette première caractérisation ouvre la voie à des mesures atteignant des niveaux de sensibilité inégalés pour ce type de capteurs.

Lieu de soutenance : Observatoire de Paris, salle Cassini.

Invitation et résumé (pdf - 394 Ko)

Sonder l’espace-temps en conjuguant horloges à atomes froids, tirs laser et satellite

Orchestrée de juin à septembre 2010, cette expérience scientifique consiste à effectuer une comparaison de temps entre deux horloges de très haute précision, situées à l’Observatoire de Paris et à l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) à Grasse, distants de 800 km. La technique utilisée, nommée « T2L2 », développée par l'OCA, met en œuvre un transfert de temps par lien laser, via le satellite océanographique Jason-2 orbitant autour de la Terre à une altitude de 1336 km.

Lors du passage quotidien de Jason-2 au-dessus des deux observatoires, les chercheurs procèdent simultanément à des tirs laser, pendant une dizaine de minutes. Durant cet intervalle de temps, des impulsions de 10 ps (dix picosecondes, soit un cent-milliardième de seconde) sont émises dix fois par seconde vers le satellite qui renvoie le signal au sol sur chaque station laser émettrice. Ces différents évènements sont datés par les horloges au sol, et celles à bord du satellite.

L’utilisation couplée du laser et des horloges à atomes froids devrait permettre d’obtenir un niveau de bruit et une exactitude bien supérieurs à ce que permettent les techniques de comparaison de temps par liens micro-ondes (GNSS, TWSTFT).
Néanmoins, la réalisation de l’expérience est rendue difficile par l’impossibilité d’utiliser les lasers lorsque le ciel est nuageux. Chaque nuage qui traverse la trajectoire du laser est source de bruit et d’affaiblissement élevé du signal.

Au-delà de l’amélioration des connaissances et des performances métrologiques dans le domaine des comparaisons de temps, l’expérience vise à repousser les limites de certaines théories scientifiques, notamment celle de la relativité générale d’Einstein.

Cette expérience associe les compétences de plusieurs laboratoires partenaires : le CNES (Jason-2), les équipes de chercheurs du CNRS et le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE-SYRTE).

L'expérience de tirs lasers expliquée à la radio.

Le LCM recherche un doctorant dans le cadre du projet "Caractérisation de l'apparence des matériaux par mesure de la BRDF"

Aujourd’hui l’utilisation de nouveaux types de sources (LED) dans l’éclairage et de nouveaux types de matériaux (type nacres ou revêtements interférentiels) dans la fabrication des objets engendre des demandes de détermination de l’apparence des objets éclairés dans des domaines aussi variés que l’industrie, la synthèse d’image ou la conservation et la restauration d’œuvres d’art.

Afin de disposer d’un moyen de mesure de référence de l’apparence, le LCM (Laboratoire commun de métrologie LNE-CNAM) se focalise sur la caractérisation métrologique des propriétés réflectives des objets qui, du point de vue de l’apparence, sont à l’origine des sensations de couleur, de brillant, de texture. Parmi les grandeurs-clefs permettant de caractériser l’apparence de la surface des objets figure le la fonction de répartition du facteur de réflexion bidirectionnel (BRDF).

Le LCM a pour objectif de construire et caractériser un dispositif spécifique original appelé gonioréflectomètre, qui permettra de réaliser une mesure de BRDF. A mi-temps du déroulement du projet, le cahier des charges est défini, les choix et les dessins techniques sont faits et la réalisation commence. Le dispositif utilisera un robot six axes pour déplacer l’échantillon, moyen déjà en fonctionnement au laboratoire, et sera équipé d’une détection particulièrement innovante à base d’un conoscope catadioptrique qui, dans l’état actuel des simulations, laisse augurer des performances inégalées.

Dans le cadre de ce projet, le laboratoire recherche un doctorant pour mener à bien la conception, la réalisation et la caractérisation de ce conoscope. La thèse de doctorat commencera dès le 4e trimestre de l’année 2010.

En savoir plus sur le sujet de thèse, l'environnement de travail et la manière de postuler (pdf - 145 Ko)

Le Prix Anatole et Suzanne Abragam de l'Académie des sciences a été attribué à Franck Pereira, chercheur CNRS au LNE-SYRTE

Pour ses travaux sur l'interférométrie atomique et les mesures de précision, Franck Pereira, chercheur CNRS au LNE-SYRTE, a reçu le Prix Anatole et Suzanne Abragam 2010 de l'Académie des sciences. Franck Pereira est aussi un des acteurs majeurs de la réalisation du gravimètre absolu développé dans le cadre du projet "Balance du watt" du programme de la métrologie française.

Récompenser et encourager des chercheurs français ou étrangers est une longue tradition et une des missions importantes de l'Académie des sciences. Chaque année, elle attribue 60 à 80 Prix. Grâce à la générosité et au nombre de donateurs, les domaines scientifiques pouvant être récompensés sont très étendus, aussi bien fondamentaux qu'appliqués, des sciences physiques et mathématiques aux sciences humaines et sociales ou encore pour les sciences économiques.

Les Prix sont remis aux lauréats au cours d'une séance solennelle sous la coupole de l'Institut de France.

Mise au point d'une méthode de dosage de la sélénométhionine dans le lait

Dans le cadre d’une coopération de plusieurs mois entre le LNE et l’Institut National de la Santé de Lisbonne (INSA, Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge), une méthode d’analyse de la sélénométhionine dans le lait a été développée. Ce composé du sélénium, un oligo-élément qu'on trouve dans la viande, le poisson et certaines céréales, est essentiel dans l’alimentation humaine. Il est aussi utilisé comme complément alimentaire pour ses possibles vertus anticancéreuses.

Très peu de travaux ont été effectués dans le monde sur ce sujet dans les matrices alimentaires, et le LNE a mis à profit ses compétences dans l’analyse de spéciation, en particulier sur le sélénium, pour développer une méthode adaptée au lait. L’extraction de la sélénométhionine basée sur une hydrolyse enzymatique constitue la partie innovante de cette méthode. L’analyse est ensuite effectuée par couplage entre la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse après ionisation en plasma (HPLC-ICP/MS).

Les travaux doivent se poursuivre à Lisbonne et au LNE, en particulier avec des analyses sur le lait en poudre pour l’alimentation des enfants. En France, le LNE prévoit d’établir des contacts avec l’industrie laitière susceptible d’être intéressée par ces analyses.

Soutenance de thèse, jeudi 8 juillet : Conception d'un microscope à force atomique métrologique

Benoît Poyet, soutiendra sa thèse intitulée "Conception d'un microscope à force atomique métrologique", jeudi 8 juillet 2010 à 14h30 à l'Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines.

Résumé : Les microscopes en champ proche sont très largement utilisés pour caractériser des propriétés physiques à l’échelle du nanomètre. Afin d’assurer la cohérence des mesures dimensionnelles et l’exactitude des résultats mesurés, ces microscopes ont besoin d’être étalonnés périodiquement. Ce raccordement à la définition de l’unité de longueur est assuré par le biais d’étalons de transfert dont les caractéristiques dimensionnelles peuvent être mesurées à l’aide d’un microscope à force atomique métrologique.

Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont pour but de développer en France le premier microscope à force atomique métrologique (mAFM) capable d’étalonner ces échantillons de référence. Il s’agit d’un AFM dont les courses disponibles sont de 60 µm dans le plan horizontal et 15 µm suivant l’axe vertical. Les mesures de la position relative de la pointe AFM par rapport à l’échantillon sont réalisées à l’aide d’interféromètres différentiels dont la longueur d’onde est étalonnée afin d’assurer un raccordement direct à la définition du mètre étalon. Les incertitudes de mesure de la position de la pointe par rapport à l’échantillon sont de l’ordre du nanomètre.

Cet instrument est conçu de façon à minimiser l’impact des principales contributions qui dégradent le processus de mesure. Quatre axes de développement concourent à cet objectif :

Des résultats expérimentaux valident les choix de conception qui ont été faits et permettent de dresser un bilan d’incertitude prévisionnel pour la mesure de la position relative de la pointe AFM par rapport à l’échantillon.

Lieu de soutenance : Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines, salle Archimède.

Invitation et plan d'accès (pdf - 709 Ko)

Soutenance de thèse, lundi 5 juillet : Détermination absolue de g dans le cadre de l'expérience de la balance du watt

Sébastien Merlet, soutiendra sa thèse intitulée "Détermination absolue de g dans le cadre de l'expérience de la balance du watt", lundi 5 juillet 2010 à 14h à l'Observatoire de Paris.

Résumé : Le projet balance du watt propose de relier la définition du kilogramme à la constante de Planck h. La pesée de la masse impliquée nécessite une détermination de l'accélération de la pesanteur g avec une exactitude meilleure que 10-8. Cette thèse vise à réaliser cette détermination à l'aide d'un gravimètre atomique et d'un site gravimétrique dédié. Avec un gravimètre relatif caractérisé, une cartographie gravimétrique des deux massifs consacrés à l'expérience du LNE a été réalisée puis un modèle des variations de gravité a été développé. Il permet de déterminer la différence de gravité entre deux points dans un volume de 50 m3 au dessus des massifs avec une incertitude inférieure à 3 µGal (3x10-8m.s2). Entre les deux points centraux, l'incertitude est inférieure au µGal. La détermination absolue de g est réalisée avec un nouveau gravimètre absolu mobile à ondes de matière de 87Rb. Sa conception repose sur le travail débuté en 2002 avec la réalisation d'un prototype dont les limites ont été identifées. Les différents éléments de ce nouveau gravimètre sont caractérisés dans cette thèse. Les premiers signaux ont été obtenus en 2009 puis l'instrument a été le premier gravimètre atomique à participer à une comparaison internationale : l'ICAG'09 au BIPM. La caractérisation de l'instrument a été poursuivie sur le site du LNE où la sensibilité atteint un plateau à 0,4 µGal après 100 min de mesure. Le budget d'incertitude obtenu de 5,4 µGal a été éprouvé lors d'une comparaison bilatérale avec un FG5 : l'écart de mesure obtenu est de (4,3 ± 6,2) µGal (k=1).

Lieu de soutenance : Observatoire de Paris, salle Cassini.

Soutenance de thèse, lundi 28 juin : Contribution à la réalisation d'une nouvelle horloge à réseau optique à atomes piégés de Strontium

Arnaud Lecallier, soutiendra sa thèse intitulée "Contribution à la réalisation d'une nouvelle horloge à réseau optique à atomes piégés de Strontium", lundi 28 juin 2010 à 14 heures à l'Observatoire de Paris.

Résumé : La thèse met l’accent sur le concept d’horloge à réseau optique à atomes de Strontium tel qu’il est mis en œuvre sur un premier dispositif au LNE-SYRTE, sur les résultats expérimentaux obtenus avec cette horloge lors de la campagne de spectroscopie effectuée au début de la thèse sur le fermion 87Sr, et sur la mise en perspective avec les performances ultimes attendues. Cette évaluation à un niveau d’exactitude de 2,6 10-15 amène à justifier les motivations pour la conception d’une nouvelle horloge à réseau optique au Strontium indépendante.
Les étapes de la réalisation de cette nouvelle horloge sont ensuite détaillées, en insistant sur les améliorations apportées vis-à-vis de la première :

Enfin, les premières séries de comparaisons entre les deux horloges au Strontium du laboratoire viennent conclure ce travail.

Lieu de soutenance : Observatoire de Paris, salle Cassini du bâtiment Perrault.

CPEM 2010 - Plus de 30 interventions programmées pour les chercheurs de la métrologie française.

La 27e édition de la conférence sur les mesures électromagnétiques de hautes précisions (CPEM), se déroule du 13 au 18 juin 2010 en Corée du Sud. Les chercheurs de la métrologie française y prendront une large part en présentant leurs travaux de recherche lors de conférences orales, de sessions affichées, et en assurant la présidence de certaines sessions.

Les sujets des conférences présentées par la métrologie française s'inscrivent notamment dans une des grandes thématique de cette édition : "la redéfinition des unités du SI". Les chercheurs feront le point sur les avancées de leurs recherches :

Le LNE détaillera ses travaux dans le domaine de la métrologie électrique quantique notamment dans ses avancées en matière de caractérisation du graphène pour la mise en oeuvre de l'effet Hall quantique, celles sur l'effet Josephson en alternatif, la nanométrologie et le développement d'un AFM, les travaux sur les montures bolométriques en haute fréquence et bien d'autres encore comme les travaux en cours sur l'énergie.

Enfin le LNE-CNAM traitera aussi des mesures longues distances.

Programme détaillé des conférences disponibles sur le site du CPEM

Etude et développement d'un calorimètre adiabatique pour la caractérisation du point-fixe de l'indium, sujet d'une soutenance de thèse, vendredi 11 juin 2010.

Guillaume Failleau, soutiendra sa thèse intitulée "Etude et développement d'un calorimètre adiabatique pour la caractérisation du point-fixe de l'indium. Application des mesures fluxmétriques pour l'optimisation des cellules calorimétriques.", vendredi 11 juin 2010 à 15h30 à l'Université du Maine au Mans.

Résumé : L’Échelle Internationale de Température (EIT-90) est matérialisée, pour les températures intermédiaires, du point triple de l’eau à 0,01°C au point de congélation de l’argent à 961,78°C, par un ensemble de points fixes liés aux transitions de phases solide-liquide (fusion) ou liquide-solide (congélation) de métaux de hautes puretés. Ces points-fixes permettent d’étalonner les thermomètres à résistance de platine en mesurant leur réponse à des niveaux de température connus et imposés par le changement d’état des métaux considérés.
La méthode classique dite à flux permanent consiste à mettre en oeuvre un point fixe dans une enceinte thermique dont la température reste légèrement différente de celle de la transition de phase du métal de référence. La mesure de température s’effectue ainsi dans un système constamment en état de déséquilibre thermique, et se trouve entachée d’incertitudes ayant pour sources des perturbations d’ordre thermique. De plus, la présence d’impuretés sous forme de traces dans le métal de référence entraîne des effets thermochimiques altérant la température de changement d’état, constituant une autre source d’incertitude. A l’heure actuelle, les budgets d’incertitudes fournis par les laboratoires de métrologie ne distinguent pas les composantes thermiques et thermochimiques.
Nos travaux, associant le LAUM et le LNE par une convention CIFRE, proposent une méthode alternative aux mises en oeuvres classiques, par l’approche de la calorimétrie adiabatique. Le point de fusion de l’indium (156,5985°C) est étudié en s’affranchissant de toute perturbation thermique, permettant ainsi de quantifier les influences thermochimiques.
La conception du calorimètre adiabatique repose sur le principe d’une cellule point-fixe au sein d’une autre cellule point-fixe (ou cell-within-cell). Différents capteurs, thermométriques et fluxmétriques, ont été utilisés pour le contrôle thermique et le pilotage du dispositif. Au vu des conditions thermiques particulières obtenues dans ce dispositif original, une instrumentation spécifique et innovante a été développée, notamment en termes de fluxmètres thermiques conductifs. Par ailleurs, le couplage des moyens de mesures en termes de température et de flux thermique, nous a permis de développer de nouvelles approches analytiques en termes d’étude énergétique et thermodynamique, apportant des enseignements nouveaux sur les phénomènes physiques associés aux points-fixes de température.

Lieu de soutenance : Université du Maine - Le Mans, Amphithéâtre de l'ENSIM.

Appel à propositions d'études et recherches 2010

Dans le cadre de la recherche publique en métrologie, le LNE lance un appel à projets qui s'adresse aux laboratoires de recherche du CNRS ou d’universités, centres techniques ou entreprises qui ont des compétences métrologiques ou des moyens d'étalonnage complémentaires à ceux des laboratoires du réseau métrologie française.

Ceux ci peuvent soumettre des projets d'études ou de recherches et obtenir ainsi un financement partiel par le LNE pour une durée d'un an.

Date limite de dépôt des dossiers : 31 mars 2010

Téléchargez le document relatif à l'appel à propositions d'études et de recherche : Appel à proposition d'études et recherches 2010 (pdf - 606 Ko)

EMRP : signature d'un contrat de 200 M€ avec la commission européenne

La métrologie européenne démarre son programme de recherche en métrologie grâce à la mise en place de l'Article 169/EMRP. Après le vote du Parlement européen en mai 2009 et l'accord du Conseil en juillet 2009, le contrat de 200 M€ avec la Commission européenne a été signé conjointement par le président d'EURAMET, Leslie Pendrill (SP, Suéde) et le président de l'EMRP, Luc Erard (LNE, France) le 27 novembre 2009.

Ce financement va permettre un renforcement de la recherche en métrologie au niveau de l'Europe dans les domaines prioritaires mentionnés dans le programme européen. Pour sa part, la métrologie française y participera activement et pourrait bénéficier sur 7 ans d'un financement cumulé avoisinant 20 M€.

La Commission européenne ayant déjà budgété 17 M€ en 2009, ce financement a permis de lancer un premier appel à projets par anticipation en 2009 dans le domaine de l'énergie. Après l'élaboration des thématiques puis la phase de sélection en deux étapes, 9 projets conjoints de recherche (JRP) ont été retenus. La métrologie française participera à 8 d'entre eux et pilotera le "JRP" consacré à la métrologie pour les biocarburants.