Stages  | Offre de stage  | jeudi 06 novembre 2014
Page modifiée le mardi 10 janvier 2017
Offre de stage
Mise en ligne le jeudi 06 novembre 2014

Contexte

Trois des quatre interactions fondamentales de la nature (interaction forte, électromagnétique, gravitationnelle) sont symétriques par l’opération de parité qui transforme (x,y,z) en (-x,-y,-z). La force nucléaire faible en revanche brise cette symétrie droite-gauche. Ceci a été largement observé en physique nucléaire, physique des particules ou physique atomique, mais jamais sur des molécules. La violation de la parité (VP) par la force faible devrait se traduire par des différences si l’on compare les spectres des deux énantiomères – les deux configurations images l’une de l’autre par réflexion dans un miroir, mais non superposables – d’une molécule dite chirale. Mesurer cette différence est important pour plusieurs raisons.

C’est une façon de tester le modèle standard de la physique et d’en sonder les limites.
Mais cette différence pourrait également être à l’origine de l’homochiralité biologique, le très fort déséquilibre en quantité observé sur terre entre configuration droite et gauche pour les molécules biologiques. Jusqu’à présent aucune expérience n’a atteint la sensibilité suffisante pour observer ces différences de fréquence infimes. Notre approche est celle du domaine de la métrologie « temps-fréquence ». Nous développons une horloge moléculaire, c’est-à-dire une expérience de spectroscopie laser de précision dans l’infrarouge moyen (longueur d’onde ~10 µm) qui nous permettra de comparer la fréquence d’une même transition vibrationnelle de deux énantiomères. Pour cela, nous prévoyons de sonder un jet de molécules chirales froides à l’aide d’une technique d’optique quantique appelée interférométrie de Ramsey.

Objectifs du stage

L’étudiant participera aux développements instrumentaux indispensables à la construction d’une horloge moléculaire.
En fonction de ses goûts et de l’état d’avancement du projet, il travaillera en priorité sur l’un des aspects suivants (l’ensemble correspondant plutôt au travail de thèse qui pourra prolonger ce stage) : - mise en oeuvre de nouvelles sources lasers appelées lasers à cascade quantique (QCL) et de l‘instrumentation nécessaire au contrôle de leur fréquence à un niveau métrologique. Cette technologie émergente permettra d’étudier n’importe quelle molécule ayant une raie d’absorption entre 3 et 25 µm. - mise en oeuvre d’un détecteur de haute sensibilité de populations d’états quantiques moléculaires individuels ; le principe repose sur la manipulation des niveaux rotationnels avec des champs micro-ondes. - participation à la réflexion sur le développement d’une source de molécules chirales froides, issues d’une cellule cryogénique, en collaboration avec une équipe de l’Imperial College London.

Si le temps le permet, l’instrumentation développée au cours du stage sera mise à profit pour des expériences de spectroscopie de précision de molécules chirales et achirales. L’étudiant sera encadré par un chercheur et un maître de conférences travaillant sur le dispositif.


Méthodes, techniques, mots-clés : physique moléculaire, optique et lasers (lasers CO2 et lasers à cascade quantique, QCLs), mesures spectroscopiques de précision, métrologie des fréquences, techniques du vide, électronique, jets moléculaires, détection faibles signaux (modulation d’amplitude et de fréquence), molécules froides


Ce stage pourra-t-il se prolonger en thèse ? oui

Si oui, financement de thèse envisagé : allocation doctorale, monitorat assuré


Contact

Tester la physique fondamentale avec des molécules : vers l’observation de la violation de la symétrie droite-gauche par spectroscopie de précision de molécules chirales



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