Brevet FR2968088A1 — publié le 20120601

Procédé et dispositif de mesure d'un champ local de gravitation, à ondes de matière intégré sur puce atomique avec séparation micro- onde des atomes Le domaine de l'invention est celui de la gravimétrie, c'est-à-dire la mesure du champ de gravité local et/ou de son gradient, et plus s particulièrement de la gravimétrie de haute précision. Le champ d'application des gravimètres de haute précision est extrêmement vaste. On peut citer, à titre non limitatif, la recherche d'anomalies du champ gravitationnel pour la détection d'objets cachés tels que des cavités ou des tunnels, les applications spatiales, la navigation inertielle ou les applications io géophysiques comme la prospection pétrolière. Il est, bien entendu, possible d'utiliser ce type de dispositif comme accéléromètre. Les gravimètres de haute précision existant actuellement peuvent être classés en deux catégories. La première repose sur des effets de mécanique classique. Grâce à l'étude d'objets massiques macroscopiques, ts qui peuvent être, par exemple, des miroirs en coin de cube en chute libre associés à une détection optique, on détermine la gravité locale. Cependant, la complexité, la fragilité, le volume et le coût de tels objets limitent leur utilisation pratique. La seconde catégorie de gravimètres à hautes performances repose 20 sur l'utilisation d'ondes de matière. Ces dernières, qui sont associées à toute particule massive d'après les lois de la mécanique quantique, sont en effet sensibles au champ de gravitation local, qui induit un déphasage pouvant être mesuré par interférométrie atomique. On peut démontrer que, pour que les effets des ondes de matière soient pratiquement observables, il est 25 nécessaire d'utiliser des atomes refroidis à des températures situées à quelques fractions de millionièmes de degrés au-dessus du zéro absolu. On appellera dans la suite du texte ces atomes des atomes froids ou ultra-froids. Le principe de ce type de capteur a déjà été démontré avec succès dans plusieurs laboratoires. On peut se reporter, par exemple, à la 30 publication de M. Snadden, J. McGuirk, P. Bouyer, K. Haritos and M. Kasevich, Measurement of the Earth's Gravity Gradient with an Atom Interferometer-Based Gravity Gradiometer, Physical Review Letters 81, pages 971-974 (1998). Dans cet exemple, le principe de la mesure repose sur l'utilisation de transferts d'impulsion entre atomes froids et faisceaux lasers par transition Raman. On peut également citer la publication de M. Kasevich and S. Chu, Atomic interferometry using stimulated Raman transitions, Physical Review Letters 67, pages 181-184 (1991) sur ce sujet. s Les performances obtenues avec ce type de dispositif sont comparables, voire supérieures aux gravimètres fondés sur la mécanique classique précédemment cités. L'encombrement reste toutefois une limitation forte dè ce type de dispositif pour des utilisations pratiques, même si de récents efforts ont permis de mettre en oeuvre un gravimètre atomique embarqué sur io un camion, dans le cadre du projet « PINS » à l'université de Stanford. Parallèlement, d'importants efforts ont été déployés ces dernières années pour intégrer une partie des fonctions de piégeage, de refroidissement et de manipulation d'atomes froids sur des dispositifs de type « puces », ces dernières présentant l'avantage de la compacité mais aussi ls d'un meilleur contrôle des champs magnétiques nécessaires et d'une consommation électrique réduite. De plus, l'intérêt d'utiliser et d'intégrer des champs radiofréquences pour la manipulation cohérente des atomes, souligné dès 2000 dans un article de O. Zobay and B. Garraway, Two-Dimensional Atom Trapping in Field-Induced Adiabatic Potentials, Physical 20 Review Letters 86, pages 1195-1198 (2001) a été récemment démontré expérimentalement par la séparation cohérente en deux parties égales d'un condensat de Bose-Einstein en 2006, ce qui constitue l'équivalent atomique d'une lame séparatrice pour un laser, composant-clé pour la réalisation d'interféromètres atomiques. On peut se reporter, pour plus d'informations, à 25 la publication de T. Schumm et al., Matter-wave interferometry in a double well on an atom chip, Nature Physics 1, pages 57-62 (2005). En parallèle des gravimètres à ondes de matière utilisant des atomes en chute libre séparés par des impulsions laser de type « Raman », il a déjà été proposé par la demanderesse un gravimètre utilisant des atomes 30 préalablement refroidis par laser et piégés au voisinage d'un substrat ou « puce atomique » tout au long du cycle de détection. Une telle architecture a fait l'objet d'une demande de brevet FR 08 07072 et présente notamment les avantages d'une plus grande compacité et d'une consommation électrique réduite. Le fait de garder les atomes piégés permet d'utiliser des temps d'interaction importants, potentiellement de l'ordre de plusieurs secondes, ce qui a un effet favorable sur la sensibilité du capteur. Le principe d'un tel gravimètre, repose sur la séparation des atomes piégés au voisinage de la s puce en deux paquets d'ondes atomiques distincts le long d'un axe de mesure appelé axe sensible (typiquement l'axe vertical dans le cas d'une mesure du champ local de pesanteur g). Si l'on appelle s la distance de séparation entre les deux paquets d'onde, M la masse d'un atome mis en jeu, T le temps pendant lequel les deux paquets d'onde sont maintenus io séparés et h la constante de Planck divisée par 2rr, alors on peut montrer que le déphasage AO g induit sur chaque atome par le champ local de pesanteur g s'écrit : 0~g g = sT (équation 1). La précision sur la mesure de g dépend en particulier de la précision ls avec laquelle la distance s est maintenue constante entre les deux paquets d'ondes et est donc directement liée à la précision avec laquelle on est en mesure de contrôler ce paramètre s. Cette limitation de précision et de sensibilité de mesure n'est pas précisément résolue par la solution proposée dans la demande de brevet 20 FR 08 07072 qui n'adresse pas ce problème. Par ailleurs, même si la précédente méthode décrite permet de séparer, tout en continuant à piéger, le nuage d'atomes en deux paquets d'ondes distincts, et consiste notamment à transformer le potentiel de piégeage en un double puits à l'aide d'un champ radiofréquence non- es résonnant (fréquence typique : quelques MHz), elle semble toutefois limitée aux sources atomiques cohérentes, pour lesquelles les interactions importantes entre atomes sont susceptibles de perturber la mesure. C'est pourquoi et pour résoudre les problèmes précités, la présente 30 invention a pour objet un nouveau procédé de mesure de champ local de gravitation et un gravimètre, moins dépendant de la précision avec laquelle on est capable de déterminer le paramètre s. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de mesure d'un champ local de gravitation, par interférométrie atomique, ledit procédé comprenant : - une étape de refroidissement et de piégeage d'atomes ultra-s froids permettant de disposer d'un ensemble d'atomes dans un premier état interne électronique la>, en une position spatiale initiale zo ; - une première étape de transfert des atomes dans une superposition à poids égaux dudit premier état électronique interne la> et d'un second état électronique interne lb>, conduisant chaque atome dans un io premier état intermédiaire résultant (la>Zo + lb>Zo) / ,/2 ; - une étape pour créer un déphasage lié audit champ local de gravitation entre lesdits premier et second états internes en les séparant spatialement dans ledit champ local de gravitation ; - une étape pour recombiner spatialement lesdits premier et is second états internes ; - une étape de détermination dudit déphasage par interférence desdits états internes de manière à déterminer ledit champ local de gravitation ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes : 20 - une étape de modification et de séparation spatiale dudit second état interne conduisant les atomes dans un second état intermédiaire résultant (la>Zo + 1b>ZI)INp, où ledit premier état la>Zo et ledit second état Ib>ZI sont séparés spatialement de la distance 1zi-zol ; - une étape d'interrogation durant un temps d'interrogation T, 25 durant lequel les atomes accumulent un déphasage (p conduisant les atomes dans un troisième état intermédiaire (la>Zo + e"D 1b>Zl) / ; - une étape de recombinaison spatiale des atomes, conduisant à l'établissement d'un paquet d'onde final dans un quatrième état intermédiaire :(la>Zo + e"D Ib>Zo) / N/2 ; 30 - une seconde étape de transfert desdits atomes, les plaçant dans un état final e"P/2(-i sin(cp/2)la>Zo+ cos((p/2)Ib>Zo) ; - l'étape de détermination dudit déphasage par interférence des états internes comprenant une étape de mesure du nombre d'atomes se trouvant dans ledit premier état interne la> et du nombre d'atomes se 35 trouvant dans ledit second état interne lb>. Selon une variante de l'invention, l'étape de superposition est réalisée par l'application d'une première impulsion dite rr/2, résonante avec la transition entre l'état a et l'état b, combinant un premier champ micro-onde et un champ radio-fréquence. s Selon une variante de l'invention, l'étape de modification de l'état b et de séparation spatiale est réalisée par l'application d'un second champ magnétique micro-onde, non résonant avec l'atome et en régime stationnaire. Selon une variante de l'invention, l'étape de recombinaison spatiale io est effectuée en coupant le second champ magnétique micro-onde. Selon une variante de l'invention, la seconde étape de transfert est réalisée par l'application d'une seconde impulsion résonante dite rr/2, combinant un champ micro-onde et un champ radio-fréquence. ls Selon une variante de l'invention, l'étape de détermination dudit déphasage comprenant une étape de mesure par fluorescence, du nombre d'atomes se trouvant dans ledit premier état interne et du nombre d'atomes se trouvant dans ledit second état interne comprend les étapes suivantes : - l'application d'un faisceau électromagnétique résonant entre le 20 second état interne (état b) et un état supérieur dit de détection (état Y), puis la mesure de l'intensité de fluorescence lié au nombre d'atomes Nb se trouvant dans l'état b ; - l'application d'une impulsion de type rr entre le premier état interne et le second état interne, permettant de permuter les populations des états a 2s et b; - l'application d'un faisceau électromagnétique résonant entre le second état interne et l'état supérieur dit de détection, puis la mesure de l'intensité de fluorescence lié au nombre d'atomes Na initialement dans l'état a. 30 Selon une variante de l'invention, le procédé comprend en outre une étape d'optimisation de la valeur de la puissance du second champ micro-onde non résonant et en régime stationnaire appliqué lors de l'étape de modification et de séparation spatiale dudit second état interne, de manière à vérifier l'équation suivante : 35 a (M.g.s - Vo) / âP = 0 , avec M : la masse des atomes ; g : la pesanteur ; Vo : la différence d'énergie entre les potentiels de piégeage en zo et en zi, proportionnelle à la puissance micro-onde P ; s s : la différence de position spatiale. L'invention a aussi pour objet un gravimètre de type à ondes de matière permettant la mesure d'un champ local de gravitation, ledit gravimètre comprenant au moins : - une puce électronique comportant un plan de mesure ; lo - des moyens de génération, de capture et de refroidissement d'un nuage d'atomes ultra-froids et un piège à atomes permettant d'immobiliser le nuage d'atomes ultra-froids à une distance prédéterminée dudit plan de mesure ; le piège comportant d'une part au moins un premier fil ls conducteur principal intégré à ladite puce et d'autre part des moyens de génération d'un champ magnétique extérieur résultant en un minimum local de champ magnétique au voisinage de la puce ; - des moyens pour transférer des atomes dans une superposition à poids égaux d'un premier état électronique interne (état la» et d'un second 20 état électronique interne (état lb», conduisant chaque atome dans un premier état intermédiaire résultant (Ia>Zo + Ib>Zo) / 1/L, comportant l'application d'un champ micro-onde et d'un champ radiofréquence ; - des moyens de mesure optique du déphasage introduit sur le nuage atomique après recombinaison spatiale des atomes dans les premier 25 et second états internes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - des moyens pour séparer sous l'effet d'un second champ micro-onde non résonant et en régime stationnaire, qui modifie et décale spatialement le potentiel de piégeage d'un desdits premier ou second états internes ; 30 - des moyens pour recombiner spatialement des atomes dans les deux états internes, conduisant à l'établissement d'un paquet d'onde final dans un quatrième état intermédiaire :((Ia>Zo + e"P lb>zo) / N2) ; - des moyens pour transférer lesdits atomes, les plaçant dans un état final [e'q'i2(-i sin(cp/2)la>Zo + cos(cp/2)lb>zo)] ; - des moyens de détermination dudit déphasage par interférence des états internes comprenant une étape de mesure du nombre d'atomes se trouvant dans ledit premier état interne la> et du nombre d'atomes se trouvant dans ledit second état interne lb>. Selon une variante de l'invention, le champ micro-onde est généré par un guide d'onde coplanaire légèrement décentré par rapport au piège magnéto-statique créé par la puce atomique. Selon une variante de l'invention, les moyens de génération, de capture et de refroidissement du nuage d'atomes ultra-froids et le piège à io atomes permettant d'immobiliser le nuage d'atomes ultra-froids comportent une enceinte avec un ensemble de six faisceaux laser combinés à un gradient de champ magnétique généré par des bobines extérieures à ladite enceinte. 15 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : - les figures la et lb illustrent un exemple de gravimètre selon l'invention ; 20 - la figure 2 schématisent les premières étapes du procédé de l'invention ; - les figures 3a et 313 illustrent l'évolution de la différence d'énergie entre les deux états internes induisant une fluctuation de la phase relative et la réjection de ces fluctuations selon l'invention ; 25 - la figure 4 illustre les potentiels appliqués selon l'art connu de l'article de Béhi et al, Nature Physics 5, 592-597 (2009) ; - la figure 5 illustre les potentiels liés aux champs appliqués selon l'invention. Nous allons ci-après décrire les phénomènes mis en jeu au cours de 30 la succession d'étapes pour effectuer la mesure du paramètre g, dans un gravimètre selon l'invention. Un exemple de gravimètre selon l'invention est illustré à ce titre en figures la et 1 b. Le gravimètre comprend une partie centrale avec une enceinte à vide 1 dont la paroi supérieure est constituée d'une puce 3 sur 35 laquelle sont déposés des fils conducteurs. Les atomes 2 pouvant typiquement être du rubidium 87, initialement en phase gazeuse à température ambiante dans la cellule, sont piégés et refroidis à l'aide de six faisceaux laser combinés à un gradient de champ magnétique généré par des bobines extérieures 4. Cette phase est appelée piège magnéto-optique s tridimensionnel (PMO 3D). Avantageusement, on peut choisir de maintenir cette cellule à un meilleur niveau de vide en chargeant le piège non pas à partir du gaz ambiant mais d'un faisceau atomique collimaté provenant, via un tube différentiel, d'un PMO bidimensionnel réalisé dans une enceinte contenant io une densité de gaz supérieure à celle du PMO 3D. Cette méthode présente deux avantages : d'une part, le temps de chargement du piège est accéléré, ce qui permet d'atteindre un taux de répétition de l'ordre du Hz plutôt que de la centaine de mHz ; d'autre part, les atomes restent piégés plus longtemps grâce au taux de gaz résiduel environnant réduit, ce qui autorise un temps ls d'interrogation plus long et donc une meilleure sensibilité. Une fois les atomes suffisamment froids, ils sont transférés dans un piège conservatif purement magnétique créé au voisinage de la puce dont certains fils sont traversés par des courants électriques. Ils sont alors séparés et recombinés magnétiquement ; la réalisation de cette lame 20 séparatrice, qui fait l'objet de l'invention, est décrite en détails ci-après. Le nuage atomique peut être détecté en imageant sur une caméra 5 l'ombre du nuage dans le profil d'un faisceau laser. Plus précisément, la figure la illustre un piège magnéto-optique tridimensionnel. Les faisceaux laser de refroidissement et piégeage sont 25 représentés par les flèches pleines Frefr- Une paire de faisceaux supplémentaire non représentée est utilisée, dans l'axe perpendiculaire au plan de la figure. La figure 1 b illustre le piège magnétique contenant un nuage ultra froid au voisinage de la puce couplée à une détection par imagerie. Le faisceau laser de détection Fp est représenté par une flèche 30 pleine. Selon l'invention, le champ micro-onde nécessaire peut être généré par un guide d'onde coplanaire 6 représenté en figure 2, à une fréquence pouvant typiquement être de 6.8 GHz, légèrement décentré par rapport au piège magnéto-statique créé par la puce atomique, ce qui peut permettre une distance de séparation s des atomes de l'ordre de plusieurs dizaines ou centaines de micromètres. Les différentes étapes mises en jeu sont illustrées notamment grâce s aux figures 2 et 3. Première étape (figure 2-1): Les atomes 2 sont refroidis pour être localisés dans un premier état interne : la>Zo, zo correspondant à une position selon la direction verticale io sensible à la gravité et sont représentés en figure 2, comme étant en position 21a>Zo, en regard de la courbe de potentiel présentant un minimum en position zo. Deuxième étape (figure 2-2): Avec l'application d'une impulsion dite rr/2 réalisée grâce à ls l'application d'un champ micro-onde et d'un champ radiofréquence, générant un couplage résonant entre deux états internes, représentés par deux atomes 21a>Zo et 21b>Zo, en position zo, on passe lesdits atomes refroidis simultanément dans deux états internes, conduisant à l'état suivant : (la> zo + Ib>Zo) / V2. Ainsi, les atomes sont tout d'abord placés, localement, dans une 20 superposition de deux états électroniques, appelés ci-après état interne a et état interne b, de l'atome, par une impulsion de courte durée combinant un champ micro-onde et un champ radio-fréquence (fréquence possible pour des atomes de $'Rb tel que décrit dans l'article de P. Bôhi et al : 6.8 GHz). 25 Troisième étape : Etape de séparation (fiqure 2-3) Avec l'application d'un champ supplémentaire micro-onde non résonant en régime stationnaire, qui est vu par les atomes comme une modification du potentiel de piégeage, on sépare spatialement les atomes dans le second état interne, obtenant ainsi un état résultant : (la> zo + Ib>Zl) / 30 V2 , zi correspondant à une position différente de la position zo selon l'axe z. Les atomes sont ainsi représentés 21a>Zo et 21b>Zl. Il y un décalage selon l'axe z de la courbe de potentiel pour l'état b. Les atomes sont séparés sous l'effet d'un champ micro-onde non résonant et en régime stationnaire de puissance P, qui modifie et décale spatialement le potentiel de piégeage d'un 35 des ces deux états internes (par exemple l'état b) par rapport à l'autre. I Quatrième étape : On attend un temps d'interrogation T, durant lequel les atomes accumulent un déphasage y, conduisant à un état : (la> Zo + Ib>ZI e"') / V2, la contribution de g à ce déphasage étant donnée par Mg (z, - zo )T . Cinquième étape : On coupe le champ de séparation introduit à la troisième étape. Cette étape correspond à une étape de recombinaison conduisant à l'établissement d'un cinquième état : (la> Zo + Ib>Zo e"P) / N2 Sixième étape : On procède enfin à une impulsion dite rr/2 pour réaliser la seconde étape de transfert, par application à nouveau d'un champ micro-onde et d'un champ radio-fréquence, conduisant à un sixième état : ly>> = e'q'i2 [ -isiny/2 la> Zo +cos y/2 lb> Zo ] Septième étape : Cette étape correspond à la détection. On procède au comptage des atomes dans l'état interne a et dans l'état interne b. La probabilité de trouver les atomes dans l'état a est : Pa = 1 I 2 = sine y/2 La probabilité de trouver des atomes dans l'état b est : Pb = 1 I 2 = cos2 y/2 Le nombre moyen d'atomes refroidis dans l'état a , Na vérifie l'équation : Na = N.Pa avec N le nombre total d'atomes refroidis Le nombre d'atome refroidis dans l'état b, Nb vérifie l'équation : Nb = N.Pbavec N = Na + Nb. Le déphasage cp étant égal à 2Artg (Na/Nb), connaissant les nombres Na et Nb, on est ainsi en mesure de déterminer ledit déphasage et par là même la valeur du paramètre de gravité g. Néanmoins dans la variante du procédé de l'invention précédemment décrit, demeure la question de la stabilité du signal mesuré : celle-ci est a priori directement limitée par la stabilité en puissance de la source micro-onde utilisée pour la séparation. En effet la distance de séparation s est déterminée par la puissance micro-onde injectée dans le guide d'onde coplanaire, dont les fluctuations se reportent directement sur la phase acquise sous l'effet de la gravité 0çl) g (voir l'équation 1). Le gravimètre selon l'invention se propose de s'affranchir de ce bruit, en utilisant un mode de fonctionnement particulier et original dans lequel les fluctuations de la phase 0cl> g liée à la distance de séparation sont naturellement compensées par celles d'un autre déphasage dépendant lui aussi de la puissance microonde, Atl) v. Le potentiel de piégeage de l'état b sous l'effet du champ micro-onde 10 est en effet non seulement décalé spatialement d'une distance s mais également décalé en énergie d'une valeur Vo = kP proportionnelle à la puissance micro-onde P injectée dans le guide d'onde (k étant une constante pouvant être positive ou négative). La phase relative totale peut donc s'écrire comme : 15 O(D =O~g+=(Mgs-Vo)T . Le principe de l'invention est, pour une valeur de g donnée à un certain niveau de précision (moins bon que celui ciblé par le présent procédé de l'invention), de rendre aussi petites que possible les fluctuations de la quantité Mgs-Vo par rapport à p, afin de permettre des mesures de g plus 20 précises que le taux de stabilité de la puissance P et que le niveau de précision initialement considéré. Ainsi selon cette variante optimisée de l'invention, on utilise la même méthode de séparation que celle précédemment décrite, avec de surcroît la relation suivante vérifiée : a(Mgs - Vo 25 aP = 0 (équation 2). Par exemple si g est connu à 10"4 à l'aide d'une mesure précédente et si la puissance P est stabilisée à 10-4 en valeur relative, le fait de vérifier la relation ci-dessus permet (en supposant tous les autres paramètres constants) de mesurer des variations de g de l'ordre de quelques 10-$ (au 30 lieu de quelques 10"4 si la relation ci-dessus n'est pas satisfaite). La figure 3a illustre à cet effet l'évolution de la différence d'énergie entre les états a et b. La phase relative accumulée est proportionnelle à l'aire entre les deux courbes. Des fluctuations non corrélées sur chaque bras induisent une fluctuation de la phase relative. La figure 3b illustre en parallèle, la réjection selon l'invention des fluctuations liées aux variations de la puissance microonde. s La demanderesse décrit ci-après comment il est possible de relier les paramètres des champs électromagnétiques appliqués aux atomes refroidis à la géométrie du dispositif. Les deux états internes sont, comme décrits dans l'article de P. Bôhi et al., soumis à des potentiels de piégeage différents, ce qui va permettre io leur séparation. En première approximation, on suppose que le potentiel de piégeage du premier état interne est parabolique (courbe 4a), et que le potentiel de piégeage du deuxième état interne est la somme du piège parabolique précédent et du potentiel micro-onde décalé de 12 pm, assimilé à une ls lorentzienne (courbe 4b). Ces deux potentiels sont représentés sur la figure 4, qui sont une approximation du résultat des simulations numériques présentées dans l'article de Bôhi et al. Les paramètres suivants ont été utilisés pour cette modélisation : _ aP i+ y 2 E 1+(z/ z +,Q~g g~ 20 où le premier terme du membre de droite correspond au champ micro-onde et le deuxième terme au champ de piégeage magnéto-statique, et où les paramètres suivants ont été utilisés : aP=60 (unité : h.kHz), ,Q=2 (unité : h.kHz), 8=10 (unité : micromètres) et y =-12 (unité : micromètres). 25 En calculant la dérivée de l'expression ci-dessus par rapport à z, on peut montrer qu'une première approximation de la distance entre les deux paquets d'onde s'écrit : X1/4 = - Z d'où l'on déduit : aP 4P - . S \ fi) Comme on a par ailleurs le potentiel micro-onde qui dépend 30 linéairement de la puissance micro-onde selon une relation du type Vo = kP , la relation (1) se réécrit : Mgs -k=0. 4P De l'article de Béhi et al, on extrait les paramètres suivants : k (1.7 kHz)/(120 mW) -- 14.1 Hz/mW et s/P - 50 nm/mW. Comme on a par ailleurs M = 1.4 10"25 kg et g = 9.81 m/sz, on obtient finalement Mgs/(4P) - 103 Hz/mW. Ainsi, il est nécessaire d'augmenter la puissance P d'un facteur de l'ordre de (103/14.1)4/3- 14.2 pour se placer dans une configuration susceptible de remplir la relation (2). C'est ce que la demanderesse a simulé sur la figure 5, où l'on montre une configuration réaliste de potentiel pour un gravimètre selon io l'invention (courbe 5b, la courbe 5a rappelant le potentiel de piégeage du premier état interne). La puissance à injecter dans le guide d'onde coplanaire est alors de l'ordre de 1.7 W. Il est à noter que ceci ne constitue qu'un calcul approché montrant la faisabilité d'un gravimètre selon l'invention. Dans le cadre d'une réalisation 15 pratique, une façon commode d'optimiser les différents paramètres (et notamment le confinement du piège magnéto-statique )3) pourra consister à moduler la puissance micro-onde afin d'obtenir le minimum de sensibilité sur la phase liée à cette modulation. Avantageusement, une telle recalibration peut être effectuée 20 automatiquement à intervalles réguliers via l'électronique de contrôle du capteur. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation, par interférométrie atomique, ledit procédé comprenant : - une étape de refroidissement et de piégeage d'atomes ultra-s froids permettant de disposer d'un ensemble d'atomes dans un premier état interne électronique la>, en une position spatiale initiale zo ; - une première étape de transfert des atomes dans une superposition à poids égaux dudit premier état électronique interne la> et dudit second état électronique interne lb>, conduisant chaque atome dans un io premier état intermédiaire résultant (la>Zo + Ib>Zo) / ; - une étape pour créer un déphasage lié audit champ local de gravitation entre lesdits premier et second états internes en les séparant spatialement dans ledit champ local de gravitation ; une étape pour recombiner spatialement lesdits premier et ls second états internes ; - une étape de détermination dudit déphasage par interférence desdits états internes de manière à déterminer ledit champ local de gravitation ; caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes : 20 - une étape de modification et de séparation spatiale dudit second état interne conduisant les atomes dans un second état intermédiaire résultant (la>Zo + Ib>ZI)/N2, où ledit premier état interne la>Zo et ledit second état interne Ib>ZI sont séparés spatialement de la distance Izi-zoI ; - une étape d'interrogation durant un temps d'interrogation T, 25 durant lequel les atomes accumulent un déphasage cp conduisant les atomes dans un troisième état intermédiaire (Ia>Zo+ e"D Ib>ZI) / ; - une étape de recombinaison spatiale des atomes, conduisant à l'établissement d'un paquet d'onde final dans un quatrième état intermédiaire :(la>Zo + e"° ib>Zo) / V2 ; 30 - une seconde étape de transfert desdits atomes, les plaçant dans un état final eie(-i sin((p/2)Ia>Zo + cos(cp/2)Ib>Zo) ; - l'étape de détermination dudit déphasage par interférence des états internes comprenant une étape de mesure du nombre d'atomes setrouvant dans ledit premier état interne la> et du nombre d'atomes se trouvant dans ledit second état interne lb>. 2. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de superposition est réalisée par l'application d'une première impulsion dite rr/2, résonante avec l'atome, et combinant un premier champ micro-onde et un champ radio-fréquence. 3. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation selon la io revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de modification et de séparation spatiale est réalisée par l'application d'un second champ magnétique micro-onde non résonant et en régime stationnaire. 4. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation selon l'une 15 des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape de recombinaison spatiale est effectuée en coupant le second champ magnétique micro-onde. 5. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la seconde étape de transfert 20 est réalisée par l'application d'une seconde impulsion dite rr/2, résonante, et combinant un champ micro-onde et un champ radio-fréquence. 6. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de détermination dudit 25 déphasage comprenant une étape de mesure par fluorescence, du nombre d'atomes se trouvant dans ledit premier état interne et du nombre d'atomes se trouvant dans ledit second état interne comprend les étapes suivantes : - l'application d'un faisceau électromagnétique résonant entre le second état interne (état b) et un état supérieur dit de détection (état Y), puis 30 la mesure de l'intensité de fluorescence lié au nombre d'atomes Nb se trouvant dans l'état interne b; - l'application d'une impulsion de type rr entre le premier état interne er le second état interne, permettant de permuter les populations des états a et b;- l'application d'un faisceau électromagnétique résonant entre le second état interne et l'état supérieur dit de détection, puis la mesure de l'intensité de fluorescence lié au nombre d'atomes Na initialement dans l'état a. s 7. Procédé de mesure d'un champ local de gravitation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'optimisation de la valeur de la puissance du premier champ micro-onde appliqué lors de l'étape de étape de modification et de séparation io spatiale dudit second état interne, de manière à vérifier l'équation suivante : â (M.g.s - Vo) / âP = 0 , avec M : la masse des atomes ; g : la pesanteur ; Vo : la différence d'énergie entre les potentiels de piégeage en zo et ls zi, proportionnelle à la puissance micro-onde P ; s : la différence de position spatiale. 8. Gravimètre de type à ondes de matière permettant la mesure d'un champ local de gravitation, ledit gravimètre comprenant au moins : 20 - une puce électronique comportant un plan de mesure ; - des moyens de génération, de capture et de refroidissement d'un nuage d'atomes ultra-froids et un piège à atomes permettant d'immobiliser le nuage d'atomes ultra-froids à une distance prédéterminée dudit plan de mesure ; 25 - le piège comportant d'une part au moins un premier fil conducteur principal intégré à ladite puce et d'autre part des moyens de génération d'un champ magnétique extérieur résultant en un minimum local de champ magnétique au voisinage de la puce ; - des moyens pour transférer des atomes dans une superposition 30 à poids égaux dans un premier état électronique interne (état la» et dans un second état électronique interne (état lb», conduisant chaque atome dans un premier état intermédiaire résultant (la>Zo + 1b>Zo) / comportant l'application d'un champ micro-onde et d'un champ radiofréquence ;- des moyens de mesure optique du déphasage introduit sur le nuage atomique après recombinaison spatiale des atomes dans les premier et second états internes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - des moyens pour séparer sous l'effet d'un second champ micro-onde non résonant et en régime stationnaire qui modifie et décale spatialement, le potentiel de piégeage d'un desdits premier ou second états internes ; - des moyens pour recombiner spatialement des atomes dans les deux états internes, conduisant à l'établissement d'un paquet d'onde final 10 dans un quatrième état intermédiaire :((la>Zo + e"P Ib>Zo) / N2) ; - des moyens pour transférer lesdits atomes, les plaçant dans un état final [eie(-i sin((p/2)la>Zo + cos(cp/2)Ib>Zo)) ; - des moyens de détermination dudit déphasage par interférence des états internes comprenant une étape de mesure du nombre d'atomes se 15 trouvant dans ledit premier état interne la> et du nombre d'atomes se trouvant dans ledit second état interne lb>. 9. Gravimètre, de type à ondes de matière selon la revendication 8, caractérisé en ce que le champ micro-onde est généré par un guide 20 d'onde coplanaire légèrement décentré par rapport au piège magnéto-statique créé par la puce atomique. 10. Gravimètre selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de génération, de capture et de refroidissement d'un 25 nuage d'atomes ultra-froids et le piège à atomes permettant d'immobiliser le nuage d'atomes ultra-froids comportent une enceinte à vide avec un ensemble de six faisceaux laser combinés à un gradient de champ magnétique généré par des bobines extérieures à ladite enceinte. 30