Prospective INP: Physique Fondamentale

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===Recherche de matière noire ultra-légère avec des expériences à basse énergie===

Les expériences utilisant les horloges atomiques, les transitions moléculaires et également les oscillateurs ultra-stables testent les modèles de matière noire de type « ultra-light dark matter » dans des gammes de masse allant de 10−22 à 10−9 eV [Hess2016, Derevianko, Savalle2021]

== Mesures ==


  * Réseaux de magnétomètres et d'horloges atomiques et moléculaires (ions ou espèces neutres) pour la détection de signaux transitoires de matière noire
    * mesure de variations temporelles des constantes fondamentales (oscillations, transitoires)
    * mesure de différences de fréquences en comparant les spectres des énantiomères d'une molécule chirale
  * Interférométrie atomique
    * mid-frequency gap (i.e. 0.01 Hz - 10 Hz corresponding to masses between about 1e-16 eV and 1e-13 eV)
  * Recherche d'axions / expériences de biréfringence du vide
  * Forces exotiques dépendant du spin dues aux axions et aux ALP (axion-like particles)
  * Expérience ARIADNE (axion resonant interaction detection experiment) vise à rechercher les interactions monopole-dipôle à courte portée entre les noyaux à l'aide de techniques de RMN (axion mass = 10−6 - 10−3 eV)
  * Détection de matière noire bosonique (0.2 et 20 eV) par absorption résonante sur un gaz de petites molécules polyatomiques
  * Physique de la matière condensée, circuit quantique hybrides pour pour la détection de particules axioniques du halo galactique


=== Energie noire et recherche des interactions exotiques === 

  * Recherche de champs Chameleon
    * interférométrie à neutrons ultra-froids et interférométrie atomique
    * mesures de variations spatiales des constantes fondamentales par spectroscopie de précision d'atomes et de molécules (par exemple dans notre galaxie par comparaison de spectres en laboratoire et de données astrophysiques)
  * Recherche de 5ème force
    * interférométrie atomique dans un réseau optique (FORCA G)
    * spectroscopie de molécules simples, calculables, H2(+), HD(+), D2(+)
  * Recherche de dimensions supplémentaires à l'échelle moléculaire
    * spectroscopie de molécules simples, calculables, H2(+), HD(+), D2(+)
  * Magnétométrie ultra-sensible pour la recherche d'interactions exotiques dépendantes du spin 
  * Mesure des facteurs g d'ions et des déplacements isotopiques (king plot) ?


=== Plateformes et méthodes expérimentales ===

  * horloges atomiques (microonde, optique), nucléaires et moléculaires, horloges à ions "classiques" et à ions lourds multi-chargés, horloges à ions moléculaires
  * spectroscopie ultra-précise (métrologie des fréquences) d'atomes et de molécules du domaine RF à l'UV, développement de standards de fréquence
  * Interférométrie atomique
  * magnétométrie et RMN
  * mesure de précision sur des systèmes chiraux
  * physique de la matière condensée, physique mésoscopique

  * refroidissement des degrés de liberté internes et externes, manipulation cohérente, ingénierie quantique des différents degrés de liberté et technologies quantiques
  * spectroscopie par logique quantique
  * utilisation de références de fréquence métrologiques sur réseau fibré
  * développement de réseaux de capteurs et d'horloges : des expériences synchronisées sur des systèmes atomiques et moléculaires exploitant des liaisons par fibre optique, pour sonder les variations transitoires des constantes fondamentales et pour la recherche de la matière noire.
  

=== Contributeurs ===

Systèmes de Référence Temps-Espace, Laboratoire de Physique des Lasers, Laboratoire Aimé Cotton, Laboratoire de Physique de l'ENS, Laboratoire Kastler-Brossel

Forte activité à l'internationale