Le piégeage d’atomes sur puce ouvre de nouvelles possibilités pour la métrologie temps-fréquence et l’interférométrie atomique intégrée. L’expérience TACC (Trapped Atomic Clock on a Chip) a pour but d’étudier le potentiel des gaz quantiques, dégénérés ou non, pour la métrologie, et d’élaborer de nouveaux outils pour la manipulation des atomes. Elle vise notamment la réalisation d’un étalon secondaire de fréquence avec une stabilité de quelques 10-13 à une seconde. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte. Nous y présentons les résultats de quelques expériences de métrologie réalisées avec des nuages thermiques ou des condensats de Bose-Einstein. Dans un premier temps nous démontrons une stabilité de 5.8 x 10-13 à une seconde et caractérisons les bruits techniques limitant cette stabilité. Nous présentons ensuite une étude de la cohérence des condensats et en particulier l’effet des interactions. Les données sont comparées à un modèle numérique. Dans un deuxième temps nous présentons quelques outils développés pour la production et la manipulation d’atomes sur puce. Nous démontrons d’abord la réalisation d’un puissancemètre atomique pour la micro-onde et estimons les limites actuelles de ses performances. Nous démontrons ensuite que des champs micro-onde ayant des gradients élevés permettent la manipulation cohérente de l’état externe des atomes. Enfin nous présentons et caractérisons un nouveau dispositif pour la production de nuages d’atomes froids à haute cadence consistant en la modulation rapide de la pression de rubidium dans une cellule.

Les astéroïdes sont les vestiges de notre système solaire primitif. Inconnus il y a de cela 210 ans, leur découverte a changé notre vision du monde. Je me suis proposée dans ma thèse d?étudier les aspects tant dynamiques qu'observationnels relatifs à ces objets. Je prends le temps d'aborder le contexte historique de leur découverte ainsi que les conséquences qui y font suite. Ceci m'amène à définir le plan de référence le mieux adapté à leur étude. Laplace, il y a deux siècles de cela, s'était également intéressé à ce plan pour l'étude des planètes. Mon travail porte sur la caractérisation de ce plan, dit "invariable", mais aussi sur l'évaluation de l'effet des "plus gros petits corps" du système solaire ainsi qu?à la contribution de chaque planète sur son orientation. Dans la partie dynamique, je me cantonne à l'étude des astéroïdes de la ceinture principale. Je me penche sur les différentes distributions de ces objets, aujourd'hui considérés comme des laboratoires grandeur nature permettant de tester théories et modèles dynamiques. En particulier, je m'intéresse aux distributions en terme de plans orbitaux. Je m'intéresse aussi à un autre type de distribution que sont les familles d'astéroïdes, i.e astéroïdes provenant d'un même corps parent. En particulier, j'étudie la dynamique à long terme des membres de la famille de l'astéroïde (4) Vesta. J'inclue à cet égard les effets relativistes ainsi que l'effet Yarkowsky, par essence non gravitationnel. Je présente également des résultats préliminaires sur l?évolution dynamique à long terme de la famille de l?astéroïde (2) Pallas, explorant en particulier les vitesses relatives de rencontres proches entres ces derniers et les "plus gros petits corps", puis en les comparant à ceux obtenus pour la famille Vesta. Dans la partie observationnelle, je m?intéresse à deux méthodes de détections des astéroïdes; l'une a l?œil nu, l'autre automatisée. Enfin, je les applique aux données, du télescope SUBARU de 8,2m, obtenues dans le cadre du programme SMBAS-III (Sub-km Main Belt Asteroid Survey) et qui portent sur deux nuits (02/03 -09-2002 UTC). La première nuit, je détecte 184 astéroïdes dont 170 sont inconnus, certains de taille sub-kilométrique. Je procède également à une étude astrométrique et photométrique des astéroïdes détectés et dans certains cas à la détermination d?une courbe de lumière permettant d?en déduire leur période de rotation. En conclusion, je montre la façon dont cette thèse m'a permis d'aborder la population des astéroïdes sous différents aspects.

La thèse porte sur l'étude théorique d'atomes piégés dans un réseau périodique à proximité d'une surface. Cette étude théorique a été réalisée pour l'accompagnement de l'expérience FORCA-G (FORce de CAsimir et Gravitation à courte échelle). L'expérience a pour but de mesurer, par interféromètrie atomique, les interactions à courte distance entre un atome et une surface massive à l'aide d'atomes piégés dans une onde stationnaire. Deux types d'interactions sont particulièrement étudiés. Tout d'abord, on cherche à contraindre l'existence d'une hypothétique déviation à la loi de Newton lorsque l'atome est à courte distance de la surface. En effet, de nombreuses théories au delà du modèle standard proposent une modification des lois gravitationnelles aux petites échelles pouvant s'exprimer comme un potentiel de Yukawa paramétré. L'un des objectifs de FORCA-G est donc de mesurer les forces gravitationnelles entre l'atome et la surface afin de contraindre les paramètres d'une telle déviation. Le second objectif est de fournir une mesure de précision de l'effet Casimir-Polder se manifestant aux distances d'intérêt. Cet effet provient de l'interaction de l'atome avec le champ électromagnétique quantifié présent entre la surface et l'atome lui-même. Cette interaction se manisfeste par un potentiel attractif sur l'atome qui est largement dominant par rapport aux effets gravitationnels dans l'intervalle de distance étudié (de 1µm à quelques µm). L'objet de cette thèse a donc tout d'abord été de calculer précisément les états atomiques dans le piège expérimental en présence des différentes interactions recherchées afin de prédire les signaux expérimentaux et de pouvoir, le cas échéant, discriminer les mesures d'une déviation de la loi de Newton et celles correspondant à l'effet Casimir-Polder. Cette étude comprend un volet statique effectué en considérant les atomes comme des états propres du piège et un volet dynamique prenant en compte la possibilité qu'ont les atomes de changer de puits au sein du piège par effet tunnel résonant. Ce travail a fourni une étude de faisabilité de l'expérience ainsi qu'une estimation des performances attendues. Enfin, une modélisation numérique complète du schéma expérimental tenant compte des modifications des niveaux atomiques calculés précédemment a permis d'optimiser le schéma interférométrique.