Détecter un milliardième de milliardième de mètre
Les recherches menées dans l’équipe Optomécanique et Mesures Quantiques ont pour point commun l’extrême sensibilité de la lumière aux déplacements des objets, par exemple un miroir sur lequel se réfléchit un faisceau laser. Nous étudions à la fois les limites à ces mesures dues à la nature quantique de la lumière et comment repousser ces limites, notamment dans le cadre de la détection des ondes gravitationnels.
Comment ? Avec la lumière !
La lumière est une onde et la taille caractéristique de ses vagues (la longueur d’onde) est de l’ordre du µm (un millième de mm) pour la lumière visible.
La lumière d’un laser a une longueur d’onde définie très précisément et peut donc servir d’étalon de longueur.
Pour mesurer de très petites distances, on utilise un interféromètre de Michelson.
Mais la lumière, c’est aussi des photons !
Mesurer l’intensité lumineuse, c’est donc compter les photons.
Comme dans un jeu de pile ou face, un échantillon est d’autant plus représentatif qu’il est grand. Ici, l’estimation de la probabilité de tirer pile s’affine au fur et à mesure qu’on accumule des données.
De la même façon, augmenter l’intensité du laser permet donc d’améliorer la sensibilité.