Spectroscopie moléculaire ultra-précise dans l'infrarouge moyen pour tester la stabilité de µ, le rapport de masse électron-proton – Ultimos

Les molécules sont des sondes sensibles de la stabilité du rapport de masse électron-proton µ, en particulier lorsque les centres de raies dans les spectres d'objets cosmiques sont comparés aux valeurs de laboratoire. Cette approche, qui repose sur l'observation de transitions microonde/millimétriques (MW/MMW), fournit aujourd'hui les contraintes les plus strictes sur les variations de µ, mais elle est limitée par la précision des données de laboratoire disponibles.

Le projet Ultiµos apporte une solution par une approche innovante pour améliorer d'un ordre de grandeur les données de laboratoire. Nous utiliserons des combinaisons de transitions dans l'infrarouge moyen (MIR) pour déterminer les fréquences MW/MMW pertinentes. Le contrôle en fréquence des lasers à cascade quantique MIR atteint aujourd'hui le niveaux sub-Hz tant en exactitude et en stabilité. Ces performances sont obtenues à 10 µm dans nos laboratoires par comparaison avec un peigne de fréquences référencé au SI via le réseau REFIMEVE (distribution d'une fréquence optique référencée au SI par le LNE-SYRTE, laboratoire national de métrologie temps-fréquence). Nous étendrons la gamme de longueurs d'onde accessibles autour de 6 µm, 9 µm et 13 µm. Nous disposerons ainsi d'une plateforme de spectromètres complémentaires traçables au SI, capables de sonder à une résolution record les molécules absorbants dans le MIR, nous permettant ainsi d’améliorer les données MW/MMW actuellement utilisées pour tester la stabilité de µ. Nous exploiterons notamment la très grande sensibilité des combinaisons de fréquences MIR dans le méthanol et l'ammoniac aux variations de µ, prédites par les modèles recherchant une physique au-delà du modèle standard. Ultiµos affinera les contraintes sur une dérive de µ et nos investigations spectroscopiques permettront d'identifier de nouvelles molécules et transitions pour de futures campagnes de comparaison Terre/espace à la recherche de variations des constantes fondamentales.