Des premiers lasers à gaz carbonique aux interféromètres atomiques et moléculaires

International audienceL'objectif de cette publication est de faire émerger le fil conducteur qui m'a guidé sur un chemin parfois chaotique depuis la spectroscopie jusqu'à l'interférométrie atomique. La recherche d'un pouvoir de résolution toujours croissant a entraîné les spectroscopistes à prendre en compte le mouvement externe des atomes et des molécules. L'élargissement Doppler habituel puis l'effet Doppler relativiste pouvaient s'accommoder d'un traitement classique de ce mouvement externe. Mais l'effet de recul s'est imposé pour faire respecter la conservation de la quantité de mouvement entre atomes et lumière. Dès lors, il était devenu impératif de traiter simultanément et de façon quantique les degrés de liberté internes et les degrés de liberté externes des atomes et molécules. Les processus impliqués dans les différentes méthodes de spectroscopie sont alors apparus comme des phénomènes d'interférence quantique entre différents chemins d'espace-temps corrélés avec les changements d'état interne des objets. Ces interférences sont bien représentées par des diagrammes de matrice densité. La notion d'interféromètre atomique est alors rendue manifeste dans ces diagrammes. La méthode des champs séparés de Ramsey peut être interprétée comme un processus interférométrique dans l'espace interne aux atomes qui peut être étendue au domaine optique grâce à une interférence dans l'espace externe qui annule l'effet Doppler du premier ordre. Les nouveaux interféromètres sont des senseurs inertiels en même temps que des horloges, une phase externe s'ajoutant à la phase interne. Une description unifiée se fait naturellement dans un espace à cinq dimensions qui combine ces deux aspects en ajoutant la dimension interne liée au temps propre à l'espace-temps externe. Elle offre une classification naturelle des interféromètres à partir du tenseur métrique et de ses dérivées. À titre d'exemple, on introduit ainsi le concept d'interféromètre chiral pour rechercher une propriété chirale de l'espace-temps, telle que sa torsion