Cavité en Anneau pour la Physique de Précision – CAPhyP

Le projet CAPhyP vise à développer et optimiser un appareil innovant pour mesurer de très faibles anisotropies optiques, et plus précisément les anisotropies directionnelles. Basé sur une cavité en anneau de très haute finesse, il s'inspire des techniques modernes de métrologie de fréquence pour atteindre, dans une version préliminaire encore relativement rudimentaire, une sensibilité de l'ordre de 10^-18, approchant déjà l'état de l'art. Nos premiers résultats et ceux récents d'autres groupes indiquent qu'une fois optimisé, notre appareil devrait être suffisamment performant pour tester par exemple les prédictions de l'électro-dynamique du vide quantique, ou certaines symétries fondamentales de la physique telles que l'invariance de Lorentz.

En parallèle avec le développement et l'amélioration de l'expérience, nous en mesurerons les progrès en étudiant dans les gaz deux effets magnéto-électro-optiques existant dans tous les milieux en présence de champs magnétique et électrique transverses, croisés ou parallèles : la biréfringence de Jones, dont les axes propres sont orientés à +/- 45° de la direction des champs appliqués parallèles entre eux, et l'anisotropie directionnelle, qui correspond au fait que la vitesse d'un faisceau lumineux se propageant orthogonalement aux champs appliqués croisés n'est pas la même dans les deux directions. Prédits depuis une trentaine d'années, ces deux effets magnéto-électriques ont été observés en 2002 pour la première fois en milieu dense. Grâce à notre appareil dont la sensibilité finale améliorera l'état de l'art par environ deux ordres de grandeur, nous avons pu mesurer pour la première fois ces derniers mois qu'en présence de champs électriques et magnétiques transverses et orthogonaux, la lumière ne se propage pas à la même vitesse dans les deux directions, même dans les gaz sans anisotropie intrinsèque! Les études prévues dans le projet permettront ainsi de fournir des données expérimentales jusqu'alors inaccessibles, afin d'approfondir la compréhension de l'interaction lumière-matière au-delà de l'approximation dipolaire électrique.

Par ailleurs, l'anisotropie directionnelle dans les solides est au cœur de plusieurs études actuellement, en vue d'applications telles que des lames à retard non réciproques, contrôlées par champ magnétique. Notre appareil, même sans modification notable, nous permettra également d'explorer ce phénomène dans les milieux denses.