Coral reefs are faced and will be faced with many challenges this century. One danger is the rapid decline of oceanic pH due to anthropogenic sources. The more acidic the environment becomes, the harder reefs and coral (order: scleractinia) in particular will be hit. Experiments to measure the effect on scleractinian coral were performed to glean a better understanding of the processes that will be affected by our acidifying oceans. Additionally, the search for and analysis of coral microstructure and micromorpholgy were carried out in an attempt to understand homology within an environmentally responsive taxa.

La première partie de ce mémoire est consacrée à l'étude d'une cavité gravitationnelle pour atomes de césium. L'élément principal de cette cavité est le miroir à atomes, formé d'une onde évanescente se propageant à la surface d'un prisme de verre. Une étude détaillée des propriétés du miroir et en particulier des phénomènes d'émission spontanée lors du rebond est menée. Les résultats expérimentaux obtenus dans notre groupe sont alors présentés et analysés. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude d'un processus Sisyphe élémentaire susceptible d'intervenir lors du rebond d'un atome sur le miroir. Lors de ce processus, une transition Raman spontanée entre les deux niveaux hyperfins de l'atome entraine un refroidissement particulièrement efficace. Ce refroidissement nous a permis l'observation de longs temps de vie dans la cavité gravitationnelle. Dans la troisième partie de ce mémoire, plus théorique, est proposé un mécanisme de chargement d'un gaz bidimensionnel d'atomes, mécanisme qui repose sur un processus Sisyphe semblable à celui étudié dans la partie précédente. Les atomes du gaz sont piégés au voisinage du prisme sur le niveau fondamental d'un potentiel de Morse réalisé à l'aide de deux ondes évanescentes. Nous montrons que ce mécanisme permet un chargement efficace du piège, et discutons brièvement des propriétés de statistique quantique attendus dans ce gaz bidimensionnel

Dans le champ de recherche très général de l'optique atomique, allant de la fabrication de lentilles par masques matériels, à l'interférométrie sur jet ou à partir d'un piège, nous avons développé une technique utilisant un miroir lumineux à onde évanescente à atomes et la gravité, permettant de générer de nombreux éléments optiques, dont la succession et le développement sont temporels. Il a notamment été possible de fabriquer des lentilles pour ondes atomiques, un modulateur de phase, des fentes de diffraction ainsi qu'un interféromètre à fentes d'Young dans le domaine temporel.

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La méthode des franges de Ramsey dans le domaine optique, nouvelle technique de spectroscopie laser sub-Doppler, est décrite en détail, à la fois théoriquement et expérimentalement. Nous proposons en particulier une nouvelle géométrie d'interaction pour les franges, qui comporte quatre ondes progressives au lieu des trois ondes stationnaires employées jusqu'à présent. Une description théorique simple permet de comparer les deux méthodes et de souligner les différences avec les échos de photons stimulés. Sur un plan expérimental, sont exposés les derniers développements du spectromètre de saturation à ultra-haute résolution fonctionnant dans la région spectrale de 9 à 11 microns, qui ont été réalisés en vue d'observer ces franges de Ramsey en cuve et sur un jet moléculaire : éléments optiques de grandes dimensions et de haute planéité, stabilisation en fréquence de lasers à CO2 conventionnels ou guides d'ondes au niveau de la dizaine de Hertz, verrouillage en phase de deux lasers, pilotage de l'expérience par ordinateur, et pouvoir de résolution de l'ordre de 5 x 10^10. Diverses applications de ces recherches, en particulier à la spectroscopie des structures fines, superfines et superhyperfines des toupies sphériques sont évoquées. Enfin, les signaux de franges de Ramsey obtenus sur un jet supersonique de SF6 , illustrent le potentiel de la technique des franges de Ramsey pour la spectroscopie à ultra-haute résolution et les étalons optiques de fréquence.

Cette thèse rapporte les mesures de violation de parité effectuées sur deux composantes hyperfines ΔF = 0 et 1 de la transition très interdite 6S-7S du Cs, excitées à résonance. La mesure porte sur le dipôle électrique de transition violant la parité, déduit d'une composante de l'orientation électronique de l'état 7S se comportant comme un vecteur polaire par inversion de la chiralité de l'expérience. Des mesures auxiliaires fournissent des tests de fiabilité des résultats et de leur interprétation. Celle-ci conduit à la charge faible du noyau QW(Cs) = - 67 ± 10 . L'expérience est un test à basse énergie des théories électrofaibles prédisant une interaction faible neutre électron-nucléon violant la parité, associée à l'échange d'un Z0 . Le résultat confirme la prédiction du modèle standard.

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Ce travail est consacré à l'étude de la modification de la dynamique d'un atome induite par le couplage de cet atome avec le rayonnement. Nous commençons par étudier la dynamique atomique interne, et nous montrons qu'il est possible de séparer, pour les différents processus radiatifs (émission spontanée, déplacement de Lamb, ...), la contribution des fluctuations du vide et de la réaction de rayonnement. Nous étudions ensuite la dynamique externe de l'atome dans une onde électromagnétique. Partant de l'analogie profonde entre ce problème et celui du mouvement Brownien, nous montrons qu'il est possible d'établir, pour l'évolution de la fonction de Wigner atomique, une équation de Fokker-Planck-Kramers. Les différents termes de cette équation, force stationnaire, force de friction, coefficient de diffusion de l'impulsion atomique, sont interprétés physiquement en termes de processus d'absorption et d'émission (stimulée ou spontanée) de photons par l'atome. Le cas particulier du mouvement atomique dans une onde laser stationnaire intense est étudié en détail, et nous montrons, théoriquement et expérimentalement, qu'un tel système peut conduire à un refroidissement très efficace des atomes. Nous abordons enfin le problème du piégeage radiatif d'atomes neutres, et nous présentons plusieurs propositions originales pour confiner de manière stable des atomes à l'aide de faisceaux laser.

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