Casimir-Polder interaction between caesium atoms and saphir's surface thermally emissivity

Nous décrivons dans cette thèse des mesures spectroscopiques de réflexion sélective qui mettent en évidence les effets thermiques de l'interaction Casimir-Polder entre atome et surface. En régime de champ proche, cette interaction est gouvernée par un potentiel qui décroit avec le cube de la distance entre l'atome et la surface (régime van der Waals -vdW-de type dipôle-dipôle). Nous nous intéressons notamment aux niveaux excités du césium Cs (7P₁/₂) et Cs (7P₃/₂), qui possèdent un couplage dipolaire avec Cs (6D) à, respectivement, 12,15 µm et ~15 µm, interagissant avec une surface de saphir thermiquement émissive dont les modes émetteurs sont situés autour de 12,2 µm. Ainsi, ces niveaux respectifs niveaux sont sensibles à une interaction vdW résonante, ou non-résonante, que nous comparons expérimentalement Le résultat le plus important de cette thèse est l'observation expérimentale de la différence de comportement du potentiel vdW en fonction de la température de fenêtre (150-800 °C), pour les niveaux Cs(7P₁/₂) et Cs (7P₃/₂). Pour le niveau Cs (7P₁/₂) le potentiel vdW augment en fonction de la température, tandis que pour le niveau une légère décroissance est observée. Des expériences de spectroscopie de réflexion sélective sondant le niveau Cs (6P₁/₂), interagissant avec une surface de saphir chaude, ont aussi été réalisées, qui confirment pour ce niveau l'absence d'effet de température. Les prédictions théoriques sont raffinées par l'évaluation de la constante diélectrique du saphir en fonction de la température, à partir de données nouvelles d'émissivité fournies par le groupe CEMHTI à Orléans. Enfin, utilisant la fluorescence rétrodiffuse comme diagnostic pour la cellule chaude de Cs lorsque l'excitation était faite sur les niveaux Cs (6P ₁/₂) et Cs (7P ₁/₂), nous avons interprété de façon plus consistante que les propositions précédentes de la littérature, des structures sub-Doppler observées dans l'excitation de la fluorescence au voisinage de la fenêtre.In this thesis we describe measurements of selective reflection spectroscopy that highlight the thermal effects of the Casimir-Polder interaction between atom and surface. In the near field regime, this interaction is governed by a potential decreasing with the cube of the distance between the atom and the surface (van der Waals -vdW- regime of dipoledipole type) We are particularly interested in the excited levels of cesium, we are particularly interested in the excited levels of cesium Cs (7P₁/₂) and Cs (7P₃/₂), which have a dipole coupling to respectively Cs (6D) at 12,15 µm and ~15 µm interacting with a thermally emissive sapphire surface. Sapphire emitting modes are around 12,2 µm, and, thus, these Cs levels are sensitive to a resonant, or non-resonant, vdW interaction. We compare experimentally these levels. The most important result of this thesis is the experimental observation of the difference in behavior of the vdW potential as a function of the window temperature (150 - 800 °C), for the Cs (7P₁/₂) and Cs (7P₃/₂) levels. For the Cs (7P₁/₂) level the vdW potential increases as a function of temperature, while for the Cs (7P₃/₂) level a slight decrease is observed. Selective reflection spectroscopy experiments, probing the Cs (6P₁/₂) level interacting with a hot sapphire surface, were also carried out, which confirm for this level the absence of a temperature effect. The theoretical predictions are refined by the evaluation of the dielectric constant of sapphire as a function of temperature, from new emissivity data provided by the CEMHTI's group, in Orléans. Finally, we use backscattered fluorescence as a diagnosis for the Cs hot cell when exciting Cs (6P ₁/₂) and Cs (7P ₁/₂) levels. We have interpreted, in a manner more consistent than previous literature, sub-Doppler structures observed in the excitation of the fluorescence near the window