Brevet FR2988863A1 — publié le 20131004

APPAREIL DE MESURE INERTIELLE DIFFERENTIELLE La présente invention concerne un appareil de mesure inertielle différentielle par interférométrie atomique. Il est connu de réaliser des mesures d'accélération ou des mesures du champ de pesanteur par interférométrie atomique. Pour cela, des atomes refroidis sont fournis par une source d'atomes, puis sont soumis à une mesure d'accélération en utilisant un système d'interférométrie atomique. Le résultat de la mesure est obtenu à partir d'une détection de la répartition des atomes entre des états atomiques différents. Ce résultat de mesure d'accélération ou de pesanteur est lié à l'endroit où la mesure est effectuée, c'est-à-dire à l'endroit où se trouvent les atomes au moment de la mesure par interférométrie atomique. Il est aussi connu de réaliser des mesures différentielle d'accélération ou de pesanteur, pour déterminer des variations spatiales de la répartition de ces champs. Pour cela, deux mesures distinctes sont effectuées simultanément à des endroits distants, où sont produites séparément des interférences atomiques. La précision qui est obtenue pour la valeur du gradient d'accélération ou du gradient de pesanteur dépend de la précision des deux mesures d'accélération elles-mêmes, mais aussi de la précision avec laquelle est connue la distance de séparation entre ces endroits de mesure. En particulier, cette précision est améliorée lorsque la distance de séparation est augmentée entre les deux endroits où sont effectuées les mesures simultanées d'accélération. En outre, il existe un besoin d'appareils capables de mesurer des variations spatiales d'accélération ou de pesanteur, appelés gradiomètres, qui soient compacts et peu onéreux, tout en fournissant des résultats de mesure de gradients avec une précision aussi élevée que possible. L'article intitulé «Sensitive absolute-gravity gradiometry using atom interferometry», de J.M. McGuirk et al., Physical Review A, vol. 65, 033608 (2002), décrit un gradiomètre qui est constitué de deux sources distinctes - 2 - d'atomes froids, qui sont agencées pour alimenter séparément en atomes des systèmes séparés d'interférométrie atomique. Chaque source d'atomes est dédiée individuellement à l'un des systèmes d'interférométrie atomique. De cette façon, les systèmes d'interférométrie peuvent être écartés l'un de l'autre avec une distance de séparation importante, par exemple de l'ordre de 1 m (mètre), si bien que la distance entre les endroits des mesures d'accélération qui sont réalisées simultanément est connue avec une précision relative élevée. Mais une telle conception de gradiomètre est complexe et onéreuse, car elle comporte deux sources indépendantes d'atomes froids. Un autre inconvénient d'un tel système à deux sources d'atomes qui sont distinctes résulte de l'existence possible d'une différence entre des vitesses initiales des atomes qui sont produits respectivement par les deux sources. Une telle différence peut résulter notamment d'un écart entre les intensités des faisceaux laser qui sont utilisés pour refroidir les atomes séparément dans chacune des sources. Or il est difficile de contrôler précisément l'une par rapport à l'autre les deux intensités des faisceaux laser de refroidissement. Cette différence entre les vitesses initiales provoque alors un biais dans la différence entre les résultats des mesures d'accélération qui sont obtenus pour chaque ensemble d'atomes. En outre, ce biais peut fluctuer dans le temps, à cause d'une dérive possible des intensités des faisceaux laser de refroidissement. L'article qui est intitulé «102hk large area atom interferometers», de S. Chiow et al., Physical Review Letters, vol. 107, 130403 (2011), décrit comment réaliser simultanément deux mesures d'accélération en utilisant deux interféromètres atomiques différents, mais qui sont alimentés en atomes à partir d'une même source d'atomes froids. De cette façon, le biais qui pourrait être provoqué par une différence entre les vitesses initiales d'atomes qui sont issus de sources séparées est supprimé. Pour cela, dans le système de S. Chiow, un même amas initial d'atomes qui est fourni par la source est séparé en deux ensembles distincts, en transférant une impulsion cinétique à certains atomes par plusieurs séquences d'absorption et d'émission multiphotoniques de Bragg. La précision avec laquelle le gradient d'accélération peut être calculé est alors limitée par la faible distance de - 3 - séparation entre les deux endroits où l'accélération est mesurée. En effet, cette distance de séparation est au maximum de l'ordre de 600 pm (micromètre). Dans ces conditions, un premier but de l'invention consiste à fournir une nouvelle configuration de gradiomètre, qui permette à l'appareil d'être compact, plus simple, et avec un prix de revient inférieur. Un second but de l'invention consiste à fournir un gradiomètre capable de fournir des valeurs de gradients d'accélération ou de pesanteur avec une précision élevée. En particulier, l'invention a pour but de réduire ou supprimer le biais qui peut affecter le résultat de la différence entre les accélérations qui sont mesurées simultanément, et qui résulte d'un écart potentiel entre les vitesses initiales des atomes qui sont utilisés pour chacune des mesures. Pour cela, l'invention propose un appareil de mesure inertielle différentielle, ou gradiomètre, qui comprend : - un système de source d'atomes, qui est agencé pour fournir des atomes pour des mesures d'accélération ; et - au moins un système d'interférométrie atomique et de détection, agencé pour fournir des résultats de mesures d'accélération qui sont réalisées simultanément pour plusieurs ensembles distincts d'atomes lorsque ces ensembles d'atomes sont situés dans des zones de mesure respectives qui sont distantes les unes des autres. Chaque résultat de mesure d'accélération est associé à une position de la zone de mesure pour l'ensemble d'atomes qui a été utilisé pour cette mesure d'accélération, afin d'obtenir un résultat de mesure inertielle différentielle. Selon l'invention, l'appareil comprend en outre : - au moins un système de transport d'atomes, qui est agencé pour déplacer au moins un des ensembles d'atomes pour que les ensembles d'atomes soient situés chacun dans la zone de mesure correspondante après un fonctionnement du système de transport d'atomes, - 4 - Ainsi les atomes qui sont utilisés pour deux des mesures d'accélération qui sont réalisées simultanément dans les zones de mesure distantes proviennent du même système de source d'atomes, et forment les deux ensembles d'atomes distincts qui sont situés dans les zones de mesure correspondantes. Dans le cadre de la présente invention, on entend par système de transport d'atomes un moyen de déplacement d'atomes qui permet de capturer des atomes dans une position initiale de ceux-ci, puis de les relâcher ultérieurement dans une position finale. Pour cela, le système de transport d'atomes produit une accélération des atomes à partir de leur position initiale, peut maintenir les atomes avec une vitesse déterminée pendant une durée qui est aussi contrôlée, puis ralentit les atomes pour les placer dans la position finale. Le plus souvent, mais sans que cela soit indispensable, les atomes peuvent avoir une vitesse nulle, ou très faible, dans leur position initiale et/ou dans leur position finale, au début et/ou à la fin de l'utilisation du système de transport atomique. Grâce à l'utilisation d'un tel système de transport atomique, les atomes qui sont utilisés pour effectuer les mesures simultanées d'accélération à des endroits séparés, peuvent être fournis par la même source d'atomes froids. De cette façon, l'appareil de l'invention peut ne comporter qu'une seule source d'atomes, ce qui simplifie sa conception, augmente sa compacité et réduit son coût. De plus, le système de transport d'atomes peut être adapté pour transporter l'un au moins des ensembles d'atomes avec une longueur de trajet qui est importante, par exemple de plusieurs dizaines de centimètres, voire plus de 1 mètre. Cette longueur est connue avec précision d'après le contrôle du système de transport atomique, si bien que le gradient d'accélération ou de pesanteur peut être calculé avec précision à partir des résultats des mesures d'accélération qui sont obtenus pour les différents ensembles d'atomes. Avantageusement, chaque système de transport d'atomes peut être adapté pour produire des réseaux optiques qui sont aptes chacun à piéger l'un des ensembles d'atomes. En effet, un réseau optique est constitué de deux - 5 - ondes électromagnétiques progressives et monochromatiques, de type laser, qui sont superposées et se propagent dans des sens opposés. Le déplacement des atomes est alors contrôlé en ajustant un écart entre les fréquences respectives des deux ondes progressives. Or les techniques qui sont actuellement disponibles pour varier et contrôler la fréquence d'une onde monochromatique permettent de contrôler très précisément et simplement la position des atomes qui sont transportés. Dans des modes différents de réalisation de l'invention, l'appareil peut avoir une configuration telle que : - l'un des réseaux optiques soit fixe pour maintenir à un endroit fixe l'un des ensembles d'atomes, et un autre des réseaux optiques soit mobile pour déplacer un autre des ensembles d'atomes entre des positions initiale et finale déterminées ; ou - les deux réseaux optiques sont mobiles, et agencés chacun pour déplacer un des ensembles d'atomes entre des positions initiale et finale déterminées. Dans ce cas, les deux réseaux optiques mobiles peuvent avantageusement être adaptés pour déplacer chacun un des ensembles d'atomes selon des sens de déplacement qui sont opposés le long d'une direction commune. Dans des perfectionnements de l'invention, l'appareil de mesure inertielle différentielle peut comprendre un ensemble de source laser qui est adapté pour produire un faisceau laser sur un trajet de faisceau constant, et une unité de contrôle qui est adaptée pour contrôler successivement l'ensemble de source laser selon des modes de fonctionnement différents. Ces modes peuvent comprendre : - un premier mode de fonctionnement, dans lequel l'ensemble de source laser forme au moins l'un des réseaux optiques, ce réseau optique étant adapté pour déplacer l'un des ensembles d'atomes ou le maintenir dans une position fixe ; et - un second mode de fonctionnement, dans lequel l'ensemble de source laser forme une source Raman qui est adaptée pour provoquer une - 6 - séquence d'interactions successives à deux photons avec les atomes, afin de produire une interférence d'onde atomique ; - optionnellement un troisième mode de fonctionnement, dans lequel l'ensemble de source laser contribue à former un piège magnéto- optique du système de source d'atomes, adapté pour refroidir les atomes, et - optionnellement un quatrième mode de fonctionnement, dans lequel l'ensemble de source laser produit une impulsion séparatrice qui est adaptée pour former les ensembles distincts d'atomes en divisant un même amas initial d'atomes fourni par le système de source d'atomes. Enfin, l'invention propose aussi un procédé de mesure d'un gradient d'accélération ou de pesanteur, qui est mis en oeuvre en utilisant un appareil de mesure inertielle différentielle tel que décrit précédemment. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est diagramme synoptique des étapes d'une mesure inertielle différentielle qui est effectuée en utilisant un appareil conforme à l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement une configuration possible d'un appareil de mesure inertielle différentielle qui est conforme à l'invention ; et - les figures 3a et 3b illustrent respectivement deux constitutions possibles pour un ensemble de source laser, pouvant être utilisées dans un appareil de mesure inertielle différentielle selon l'invention. Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles ni à des rapports de dimensions réels. En outre, des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques. En référence aux figures 1 et 2, une source unique 100 est utilisée - 7 - pour produire un amas d'atomes froids 10 qui est destiné à être divisé en plusieurs ensembles d'atomes, ceux-ci devant être amenés à des endroits qui sont séparés spatialement pour effectuer simultanément des mesures d'accélération en chacun de ces endroits. L'étape de production de l'amas d'atomes 10 est référencée 1 sur la figure 1. A titre d'illustration et de simplification, mais d'une façon qui n'est pas limitative, la présente description est limitée dans la suite au cas où deux ensembles d'atomes 11 et 12 sont produits par la division de l'amas 10, pour effectuer simultanément deux mesures d'accélération et en déduire une valeur de gradient d'accélération. Ce gradient d'accélération peut être un gradient de pesanteur lorsque les atomes sont soumis au champ de pesanteur. La source 100 a pour fonction de piéger les atomes de l'amas 10 et de les refroidir jusqu'à une température déterminée. Elle peut avoir l'une des structures connues de l'Homme du métier, telle qu'un piège magnéto-optique. Un tel piège comprend une paire de bobines (non représentées) en configuration anti-Helmholtz, qui sont alimentées en courant électrique pendant une première phase de fonctionnement du piège pour créer un gradient de champ magnétique à l'endroit auquel l'amas 10 est maintenu. Trois paires de faisceaux laser se croisent à cet endroit, en se propageant dans des sens opposés pour deux faisceaux d'une même paire. Ainsi, les faisceaux F1 et F2 se propagent en sens opposés selon l'axe z, les faisceaux F3 et F4 selon l'axe x et les faisceaux F5 et F6 selon l'axe y. Différentes méthodes de formation des faisceaux F1-F6, notamment en utilisant des miroirs de renvoi pour réduire le nombre de sources laser qui sont nécessaires, sont connues si bien qu'il n'est pas nécessaire de les répéter. Dans une seconde phase de fonctionnement du piège magnéto-optique, le gradient de champ magnétique est supprimé et les fréquences de rayonnement des faisceaux laser sont désaccordées pour obtenir un nuage d'atomes froids, appelé mélasse, qui possède une température sub-Doppler. Les atomes de l'amas 10 sont alors chargés dans un système de transport d'atomes qui les amène par ensembles séparés aux endroits des mesures d'accélération. Le système de transport atomique peut être constitué de plusieurs réseaux optiques qui sont créés à l'endroit initial de l'amas - 8 - d'atomes 10 et peuvent se prolonger au moins jusqu'aux endroits des mesures d'accélération. De façon connue, un réseau optique peut être constitué par deux ondes laser qui ont des intensités de rayonnement sensiblement égales, sont superposées et se propagent en sens opposés, telles que les faisceaux F1 et F2 sur la figure 2. Lorsque les fréquences de rayonnement des faisceaux laser F1 et F2 sont égales, ils forment une onde stationnaire selon l'axe z, qui est constituée d'une alternance de noeuds et de ventres de champ électrique. De façon connue, chaque ventre ou chaque noeud de champ électrique forme un puits de potentiel pour les atomes, qui est capable de les confiner spatialement, autrement dit de les piéger. Le réseau est alors un réseau optique fixe. Lorsque l'un des deux faisceaux laser possède une fréquence un peu différente de celle de l'autre, la structure d'onde stationnaire se déplace selon l'axe z, dans un sens constant si l'écart de fréquence possède lui-même un signe constant. Les puits de potentiels qui contiennent des atomes entraînent alors ceux-ci conformément au déplacement du réseau optique, d'une façon qui est contrôlée par l'écart entre les fréquences de rayonnement des deux faisceaux laser. Le réseau optique qui est ainsi obtenu est mobile, et est couramment appelé ascenseur optique. Afin que les atomes qui sont situés initialement à l'emplacement d'un puits de potentiel du réseau optique ne sortent pas de ce puits, il peut être avantageux de réduire encore la vitesse initiale des atomes de l'amas 10 pour que leur échappement hors du réseau optique ne soit plus possible. Pour cela, une phase de refroidissement supplémentaire, dite de refroidissement sub- recul, peut être effectuée. Un tel refroidissement sub-recul des atomes peut être effectué en utilisant par exemple la technique de refroidissement Raman qui est décrite dans l'article intitulé «Laser cooling below a photon recoil with three-level atom», de M. Kasevich et al., Physical Review Letters, vol. 69, pp. 1741-1744 (1992), ou la technique de refroidissement par bandes latérales qui est décrite dans l'article intitulé «Degenerate Raman sideband cooling of trapped cesium atoms at very high atominc densities», de V. Vuletie et al., Physical Review Letters, vol. 81, pp. 5768-5771 (1998). Alternativement, les atomes peuvent être sélectionnés en fonction de leur vitesse, par exemple en - 9 - utilisant une impulsion Raman. Une telle méthode de sélection est décrite dans l'article intitulé «Atomic velocity selection using stimulated Raman transitions», de M. Kasevich et al., Physical Review Letters, vol. 66, pp. 2297-2300 (1991). Cette méthode peut être mise en oeuvre en utilisant un ensemble de source laser modulée pour les faisceaux F1 et F2 tel que décrit plus loin, le faisceau F2 étant obtenu par rétro-réflexion du faisceau F1 sur le miroir de renvoi 101 (figure 2). Les atomes qui ne sont pas sélectionnés par l'impulsion Raman sont alors éjectés par un faisceau laser qui est accordé pour être en résonance avec une transition atomique quasi-fermée. Toutefois, un tel refroidissement des atomes ou une telle sélection en fonction de leur vitesse n'est pas indispensable, et les réseaux optiques peuvent être allumés directement après l'obtention de la mélasse optique. Les atomes qui ne sont pas piégés dans la bande fondamentale des réseaux optiques seront perdus spontanément, lors des phases d'accélération ou de décélération des réseaux optiques. Plusieurs combinaisons de réseaux optiques peuvent être utilisées alternativement, pour laisser deux ensembles d'atomes 11 et 12 respectivement dans des positions finales qui sont séparées l'une de l'autre et connues avec précision. En effet, en fonction de la commande de chaque réseau optique au moyen des fréquences de rayonnement des faisceaux laser qui le composent, la distance sur laquelle les atomes sont transportés par le réseau optique est connue précisément. Parmi les combinaisons possibles, on peut citer : - un réseau optique qui est fixe pour maintenir l'un des ensembles d'atomes à l'emplacement de l'amas initial 10, et un autre réseau optique qui est mobile pour déplacer l'autre ensemble d'atomes à partir de l'emplacement de l'amas initial 10 jusqu'à une position finale où, ou à proximité de laquelle, l'accélération sera mesurée ; et - deux réseaux optiques mobiles, par exemple l'un pour déplacer l'ensemble d'atomes 11 dans le sens de l'axe z, et l'autre pour déplacer l'ensemble d'atomes 12 dans le sens opposé. De tels réseaux optiques peuvent être produits de multiples façons. Selon une première façon, l'appareil peut comprendre, pour l'un au -10- moins des réseaux optiques, deux sources laser qui sont agencées pour produire respectivement les deux faisceaux laser qui sont superposés et se propagent dans des sens opposés. Une unité de contrôle est alors adaptée pour varier les fréquences de rayonnement respectives des sources laser, de façon à contrôler un déplacement du réseau optique. La seconde façon qui est décrite maintenant procure une configuration d'appareil qui est simplifiée. Comme représenté sur la figure 2, l'appareil peut comprendre un ensemble de source laser 102 et encore le miroir 101, qui sont agencés de sorte que le faisceau laser qui est produit par l'ensemble de source laser 102 soit réfléchi par le miroir 101 pour former un faisceau incident et un faisceau réfléchi. F1 et F2 désignent donc encore les faisceaux incident et réfléchi qui sont superposés et se propagent dans les sens opposés. Une unité de contrôle 103, notée CTRL, est alors agencée pour varier des fréquences de rayonnement respectives de composantes du faisceau laser, une de ces composantes dans le faisceau incident F1 formant l'un des réseaux optiques avec une des composantes dans le faisceau réfléchi F2. Pour varier les fréquences de rayonnement des composantes du faisceau laser, l'ensemble de source laser 102 peut inclure l'un des systèmes de modulation suivants : - un modulateur d'intensité de rayonnement ; ou - un modulateur acousto-optique qui est agencé pour recevoir un signal acoustique, et adapté pour moduler une fréquence d'un rayonnement optique qui traverse ce modulateur en fonction du signal acoustique. Le système de modulation utilisé est disposé pour moduler le faisceau laser avant de former les faisceaux incident F1 et réfléchi F2 des réseaux optiques. La figure 3a illustre la structure de l'ensemble de source laser 102 lorsqu'un modulateur d'intensité de rayonnement est utilisé. L'ensemble 102 comprend alors une source laser 104 qui produit un faisceau laser initial Fo, dont la fréquence de rayonnement est fo. Le modulateur d'intensité 105a, noté MOD. INTENSITE, reçoit en entrée le faisceau initial Fo et produit en sortie le faisceau F1 qui est modulé. Lorsque la modulation est commandée par l'unité de contrôle 103 selon une fréquence de modulation fl, le faisceau F1 possède 2 9 88863 -11- principalement trois composantes dont les fréquences respectives de rayonnement sont fo, fo-Ffi et fo-f1. En utilisant le miroir 101 pour former le faisceau réfléchi F2, deux réseaux optiques mobiles dans le même sens parallèlement à l'axe z résultent de l'interférence entre la composante de 5 fréquence fo dans le faisceau F1 et la composante de fréquence fo-Ffi dans de faisceau F2, et entre la composante de fréquence fo-f1 dans le faisceau F1 et la composante de fréquence fo dans de faisceau F2, et deux autres réseaux optiques mobiles dans le sens opposé résultent de l'interférence entre la composante de fréquence fo-Ffi dans le faisceau F1 et la composante de 10 fréquence fo dans de faisceau F2, et entre la composante de fréquence fo dans le faisceau F1 et la composante de fréquence fo-f1 dans de faisceau F2. Ces deux réseaux optiques se déplacent simultanément avec des vitesses absolues de déplacement qui sont égales. La figure 3b correspond à la figure 3a lorsqu'un modulateur acousto- 15 optique est utilisé. L'ensemble 102 comprend encore la source laser 104, le modulateur acousto-optique 105b, noté MOD. ACOUSTO-OPT., et un générateur de modulation 106, noté GEN. Le générateur de modulation 106 transmet un signal de modulation sur une entrée de signal acoustique du modulateur 105b. Le signal de modulation peut être composé de deux ondes 20 RF de fréquences respectives qui sont différentes, de sorte que les réseaux mobiles qui sont créés peuvent se déplacer à des vitesses qui sont elles-mêmes différentes l'une de l'autre. Un ou plusieurs réseaux optiques fixes sont produits simultanément à cause de l'utilisation du miroir 101, en superposition avec les réseaux optiques 25 mobiles qui sont voulus. Des atomes de l'amas initial 10 peuvent alors être perdus à cause de ces réseaux involontaires, sans qu'une telle perte n'ait de conséquence pour le fonctionnement de chaque mesure d'accélération. Toutefois, le perfectionnement suivant du système de transport atomique permet d'éviter une telle perte d'atomes. Selon ce perfectionnement, 30 l'ensemble de source laser 102 peut être adapté pour produire deux composantes monochromatiques du faisceau laser avec des fréquences de rayonnement respectives qui sont différentes, et avec des directions respectives de polarisation linéaire qui sont perpendiculaires entre elles dans le 2 9 88863 -12- faisceau incident F1. Par exemple, la première composante possède la fréquence de rayonnement v et une polarisation linéaire qui est parallèle à l'axe x dans le faisceau incident F1, et la seconde composante possède la fréquence de rayonnement v+Av et une polarisation linéaire qui est parallèle à l'axe y 5 aussi dans le faisceau incident F1. L'appareil comprend alors en outre une lame quart-d'onde 110 qui est disposée devant le miroir 101, et qui est efficace pour les deux composantes du faisceau laser dans faisceaux incident F1 et réfléchi F2. Grâce aux transformations de polarisation qui sont produites par la lame quart d'onde 110, le champ d'ondes dans lequel se trouve l'amas 10 d'atomes 10 ne comprend qu'un premier réseau optique qui est polarisé selon l'axe x et un second réseau optique qui est polarisé selon l'axe y. Les deux réseaux optiques ont des vitesses instantanées de déplacement qui sont égales, dirigées en sens opposés parallèlement à l'axe z, et contrôlées par l'écart de fréquence Av. 15 Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour diviser en deux l'amas initial d'atomes 10, puis pour transporter les deux ensembles d'atomes 11 et 12 qui sont ainsi créés jusque dans leurs positions finales de mesure d'accélération. Parmi ces méthodes, on peut citer de façon non limitative : - à partir de la position initiale de l'amas 10 tel qu'il est produit par le piège 20 magnéto-optique 100, les atomes peuvent d'abord être maintenus en place par un réseau optique fixe s'ils sont produits avec une vitesse initiale qui est nulle. Si cette vitesse initiale n'est pas nulle, ils peuvent être préalablement décélérés optiquement. Ensuite, deux réseaux optiques mobiles peuvent être générés comme décrit précédemment, 25 pour accélérer puis ralentir les ensembles atomes 11 et 12 dans les deux sens opposés le long d'une direction commune, de façon à les amener dans les positions finales de mesure d'accélération ; - la division de l'amas 10 pour former les deux ensembles d'atomes 11 et 12 peut être réalisée en utilisant une séquence optique séparatrice à 30 deux impulsions Raman simultanées qui ont des vecteurs d'onde effectifs opposés. Une telle séquence séparatrice est décrite par exemple dans l'article intitulé «Enhancing the area of a Raman atom -13- interferometer using a versatile double-diffraction technique», de T. Lévèque et al., Physical Review Letters, vol. 103, 080405 (2009). Les deux ensembles d'atomes 11 et 12 qui ont alors des impulsions opposées sont ensuite chargés dans deux réseaux mobiles qui se déplacent dans des sens opposés ; - la division de l'amas 10 peut aussi être réalisée en refroidissant d'abord les atomes ou en en sélectionnant une partie en fonction de leur vitesse, puis en utilisant une impulsion de Bragg en tant que séquence optique séparatrice, pour diviser l'amas 10 en les deux ensembles d'atomes 11 et 12. L'impulsion de Bragg est constituée par un réseau optique pulsé qui interagit avec certains des atomes sans provoquer de transition électronique pour ceux-ci, contrairement à une séquence séparatrice à impulsion Raman. Deux réseaux optiques sont ensuite produits : l'un pour transporter les atomes qui ont interagi avec l'impulsion de Bragg, et l'autre pour les atomes qui n'ont pas subi cette interaction. Une telle méthode est décrite par exemple dans l'article intitulé «A Bose-Einstein condensate in an optical lattice», de Necker Denschlag et al., Journal of Physics B, vol. 35, 3095 (2002) ; ou - plus simplement, la séquence séparatrice peut être une impulsion laser Raman unique, et ceux des atomes qui ont subi la transition Raman sont chargés dans un réseau optique mobile, alors que ceux qui n'ont pas subi la transition Raman sont piégés dans un réseau optique fixe. Sur la figure 1, l'étape de séparation et de transport des ensembles d'atomes 11 et 12 est référencée 2. A l'issue de cette étape, les ensembles d'atomes 11 et 12 sont situés à des emplacements dans l'appareil qui sont connus avec précision. Sur la figure 2, les deux emplacements sont distants l'un de l'autre de la distance de séparation D. Les mesures interférométriques d'accélération 31 et 32 sont alors effectuées simultanément pour les deux ensembles d'atomes 11 et 12, aux emplacements dans lesquels ceux-ci se trouvent à l'issue de l'étape de séparation et de transport 2. Chacun des deux interféromètres met en oeuvre une séquence d'impulsions Raman stimulées entre les deux états 2 9 88863 -14- fondamentaux hyperfins des atomes de l'ensemble 11 ou 12 correspondant. Plusieurs séquences d'impulsions Raman peuvent être utilisées alternativement, dont celle qui est décrite dans l'article intitulé «Atomic interferometry using stimulated Raman transitions», de M. Kasevitch et al., 5 Physical Review Letters, vol. 67, pp. 181-184 (1991) et qui est rappelée maintenant : - une première impulsion Raman, dite impulsion 7/2 et ayant une fonction de séparatrice ; - une seconde impulsion Raman, dite 7 et ayant une fonction de miroir 10 atomique ; puis - une troisième impulsion Raman, encore 7/2 et ayant une fonction de recombinaison des paquets d'onde atomique. Avantageusement, un seul faisceau Raman peut être utilisé pour effectuer les mesures d'accélération sur les deux ensembles d'atomes 11 et 15 12, afin de supprimer efficacement les bruits de mesure qui pourraient affecter différemment les deux mesures interférométriques. Chaque mesure interférométrique procède alors par détection de la proportion des atomes de l'ensemble correspondant qui se trouvent dans l'un des deux états hyperfins fondamentaux. Plusieurs techniques différentes sont 20 connues de l'Homme du métier pour réaliser une telle détection. Par exemple, ce peut être une mesure d'absorption lumineuse, avec des impulsions dont la longueur d'onde est sélectionnée pour provoquer une absorption à partir d'un seul des états atomiques hyperfins. Des résultats des mesures d'accélération notés g1 et g2 sont ainsi 25 obtenus respectivement pour les deux ensembles d'atomes 11 et 12, et le gradient d'accélération peut être calculé à l'étape 4 en divisant la différence de ces résultats par la distance de séparation D : (gi-g2)/D. Selon une configuration préférée d'un appareil selon l'invention, le même ensemble de source laser 102 peut être utilisé à plusieurs reprises pour 30 des fonctions différentes, qui sont mises en oeuvre successivement dans l'appareil de mesure inertielle différentielle. Les fonctions concernées peuvent -15- être : - le refroidissement des atomes de l'amas initial 10 à l'étape 1 ; - la division de l'amas 10 pour former les ensembles d'atomes 11 et 12, au début de l'étape 2 ; - la production des réseaux optiques pour le transport des ensembles séparés d'atomes 11 et 12, à l'étape 2 ; et - la production des impulsions Raman pour créer les interférences d'onde atomique, pour les deux ensembles d'atomes 11 et 12 respectivement aux étapes 31 et 32. En particulier, la configuration d'appareil qui est décrite dans l'article «A cold atom pyramidal gravimeter with a single laser beam», de Q. Bodart et al., Applied Physical Letters, vol. 96, 134101 (2010), peut être reprise. Le piège magnéto-optique et l'interféromètre atomique sont réalisés en utilisant un ensemble unique de source laser, ce qui procure une structure d'appareil qui est simplifiée et très compacte. Pour obtenir un gradiomètre qui est conforme à la présente invention, ce même ensemble de source laser peut aussi être utilisé pour diviser l'amas initial d'atomes et produire les réseaux optiques. L'amas d'atomes froids 10 sort alors par chute libre de la zone du réflecteur pyramidal. Il est alors transféré dans un réseau mobile pour ralentir les atomes jusqu'à la vitesse nulle. Une fois arrêtés de cette façon, les atomes de l'amas 10 sont divisés pour former les deux ensembles 11 et 12 puis transportés aux emplacements des mesures d'accélération comme décrits plus haut. Il est entendu que la présente invention peut être reproduite en modifiant certains aspects par rapport à la description détaillée qui a été fournie. En particulier, les directions selon lesquelles les atomes sont transportés, entre la sortie de la source d'atomes froids et la réalisation des mesures d'accélération par interférométrie, peuvent être changées. De même, il est aussi possible de changer l'orientation relative de la direction de séparation des ensembles d'atomes qui sont utilisés pour les mesures d'accélération, par rapport à la direction de la composante d'accélération qui est mesurée. Ainsi, l'invention peut être appliquée pour mesurer certains ou tous les termes du tenseur de gradient de pesanteur. Enfin, l'invention peut REVENDICATIONS1 Appareil de mesure inertielle différentielle, comprenant : - un système de source d'atomes (100), agencé pour fournir des atomes (10) pour des mesures d'accélération ; et - au moins un système d'interférométrie atomique et de détection, agencé pour fournir des résultats de mesures d'accélération réalisées simultanément pour plusieurs ensembles distincts d'atomes (11, 12) lorsque les dits ensembles d'atomes sont situés dans des zones de mesure respectives distantes les unes des autres, chaque résultat de mesure d'accélération étant associé avec une position de la zone de mesure pour l'ensemble d'atomes qui a été utilisé pour ladite mesure d'accélération, afin d'obtenir un résultat de mesure inertielle différentielle, caractérisé en ce que l'appareil comprend en outre : - au moins un système de transport d'atomes, agencé pour déplacer au moins un des ensembles d'atomes pour que les dits ensembles d'atomes soient situés chacun dans la zone de mesure correspondante après un fonctionnement du système de transport d'atomes, de sorte que les atomes qui sont utilisés pour deux des mesures d'accélération réalisées simultanément dans les zones de mesure distantes proviennent du même système de source d'atomes, et forment les deux ensembles d'atomes distincts qui sont situés dans les zones de mesure correspondantes. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le système de transport d'atomes est adapté pour produire des réseaux optiques aptes chacun à piéger l'un des ensembles d'atomes (11, 12). 3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel un des réseaux optiques est fixe pour maintenir à un endroit fixe un des ensembles d'atomes, et un autre des réseaux optiques est mobile pour déplacer un autre des ensembles d'atomes entre des positions initiale et finale déterminées.-18- 4. Appareil selon la revendication 2, dans lequel deux des réseaux optiques sont mobiles, et agencés chacun pour déplacer un des ensembles d'atomes (11, 12) entre des positions initiale et finale déterminées. 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel les deux réseaux optiques mobiles sont adaptés pour déplacer chacun un des ensembles d'atomes (11, 12) selon des sens de déplacement opposés le long d'une direction commune. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, comprenant, pour l'un au moins des réseaux optiques, deux sources laser agencées pour produire respectivement deux faisceaux laser superposés et se propageant dans des sens opposés, et une unité de contrôle adaptée pour varier des fréquences de rayonnement respectives des sources laser, de façon à contrôler un déplacement dudit réseau optique. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, comprenant un ensemble de source laser (102) et un miroir (101), agencés de sorte qu'un faisceau laser produit par l'ensemble de source laser soit réfléchi par le miroir pour former un faisceau incident (F1) et un faisceau réfléchi (F2) superposés et se propageant dans des sens opposés, et l'appareil comprenant en outre une unité de contrôle (103) agencée pour varier des fréquences de rayonnement respectives de composantes du faisceau laser, une des composantes dans le faisceau incident formant l'un des réseaux optiques avec une des composantes dans le faisceau réfléchi. 8. Appareil selon la revendication 7, dans lequel l'ensemble de source laser (102) inclut l'un des systèmes de modulation suivants : - un modulateur d'intensité de rayonnement (105a) ; ou - un modulateur acousto-optique (105b) agencé pour recevoir un signal acoustique, et pour moduler une fréquence d'un rayonnement optique traversant ledit modulateur en fonction du signal acoustique, le système de modulation étant disposé pour moduler le faisceau laser avant de former les dits faisceaux incident (F1) et réfléchi (F2) des réseaux optiques.-19- 9. Appareil selon la revendication 7 ou 8 avec la revendication 5, dans lequel l'ensemble de source laser (102) est adapté pour produire deux composantes du faisceau laser avec des fréquences de rayonnement respectives qui sont différentes, les deux composantes de faisceau laser ayant des directions respectives de polarisation linéaire qui sont perpendiculaires entre elles dans le faisceau incident (F1), et l'appareil comprenant en outre une lame quart-d'onde (110) disposée devant le miroir (101), et efficace pour les deux composantes du faisceau laser dans les faisceaux incidents et réfléchis. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 avec la revendication 2, dans lequel l'ensemble de source laser (102) est adapté pour produire le faisceau laser sur un trajet de faisceau constant, et l'unité de contrôle (103) est adaptée pour contrôler successivement l'ensemble de source laser selon des modes de fonctionnement différents, dans lequel - pour un premier mode de fonctionnement, l'ensemble de source laser forme au moins un des réseaux optiques adapté pour déplacer l'un des ensembles d'atomes (11, 12) ou maintenir l'un des ensembles d'atomes dans une position fixe ; et - pour un second mode de fonctionnement, l'ensemble de source laser forme une source Raman adaptée pour provoquer une séquence d'interactions successives à deux photons avec les atomes, afin de produire une interférence d'onde atomique. 11. Appareil selon la revendication 10, dans lequel l'unité de contrôle (103) est adaptée en outre pour contrôler l'ensemble de source laser (102) selon l'un au moins des modes supplémentaires de fonctionnement suivants : - pour un troisième mode de fonctionnement, l'ensemble de source laser contribue à former un piège magnéto-optique du système de source d'atomes (100), adapté pour refroidir les atomes, et- 20 - - pour un quatrième mode de fonctionnement, l'ensemble de source laser produit une impulsion séparatrice adaptée pour former les ensembles distincts d'atomes (11, 12) en divisant un même amas initial (10) des dits atomes fourni par le système de source d'atomes (100). 12. Procédé de mesure d'un gradient d'accélération ou de pesanteur, mis en oeuvre en utilisant un appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes.