Frequency ratios of Sr, Yb, and Hg based optical lattice clocks and their applications

Cet article décrit les progrès récents des horloges optiques à réseau avec des atomes neutres de strontium (87Sr), ytterbium (171Yb) et mercure (199Hg). Nous présentons en particulier une comparaison locale des fréquences entre des horloges en utilisant un peigne de fréquences et entre deux horloges à Sr distantes à l'aide d'un lien fibré stabilisé en phase. Nous commençons par une revue des horloges optiques à Sr cryogéniques qui réduisent le décalage de fréquence dû au corps noir à température ambiante de deux ordres de grandeur et servent de référence dans les comparaisons d'horloges qui sont décrites ensuite. Les propriétés physiques similaires du Sr et Yb, telles que les longueurs d'onde de transition et les pressions de vapeur saturante, nous ont permis de développer une horloge compatible avec les deux espèces. Une horloge à Yb cryogénique est évaluée par référence à une horloge à Sr cryogénique. Nous décrivons aussi une horloge à mercure qui présente une sensibilité au rayonnement du corps noir à température ambiante dix fois plus faible, alliée à une charge nucléaire élevée qui rend l'horloge sensible aux variations de la constante de structure fine. En connectant les trois types d'horloges avec un peigne de fréquences optiques, les rapports de fréquences sont mesurés avec des incertitudes plus faibles que ce qui est possible avec des mesures de fréquences absolues. Finalement, nous décrivons une comparaison de fréquence synchrone entre deux horloges à Sr distantes de 15 km entre RIKEN et l'université de Tokyo, une étape vers la géodésie relativiste.