Quantum absolute gravimeter Muquans AQG at the Larzac observation site
Gravimètre absolu quantique Muquans AQG sur le site d'observation du Larzac
Résumé
The absolute quantum gravimeter (AQG) of the start-up Muquans makes it possible to measure with great precision the acceleration of gravity and thus to evaluate mass variations below the surface of the ground. Until the advent of quantum technologies, the best method of absolute gravimetry was to measure by laser interferometry the acceleration experienced by a free-falling cube corner reflector. The absolute quantum gravimeter uses the principle of a free fall measurement, but this time characterizing the fall of a cloud of atoms at very low temperatures. Rubidium atoms, trapped by lasers, are cooled to a temperature close to absolute zero. Left in free fall, their vertical acceleration is then measured by an interferometric device, which makes it possible to evaluate the acceleration of gravity with an uncertainty 1 billion times lower than the value of 9.80 m/s2. The two parts of the instrument - the sensor head and the electronic control device - have been developed to be easily transportable, to adapt to field conditions (vibrations, etc.), and to be easily implemented thanks to software that allows the device to operate fully automatically. The first results open up wide prospects for scientific or industrial applications, in particular in the field of geophysics, for the study of the Earth's internal structure and natural resources, for reservoir monitoring or in metrology.
This instrument is installed on the Larzac observation site, managed by the Observatoire des sciences de l'Univers Oreme in Montpellier. The site is part of the French seismological and geodetic network Résif, a national research infrastructure dedicated to the observation and understanding of the structure and dynamics of the Internal Earth. Résif is based on high-tech observation networks, composed of seismological, geodetic and gravimetric instruments deployed in a dense manner throughout France. The data collected make it possible to study with high spatial and temporal resolution the deformation of the ground, surface and deep structures, seismicity on a local and global scale and natural hazards, and more particularly seismic events, on French territory. Résif is integrated into European (EPOS - European Plate Observing System) and global systems of instruments for imaging the Earth's interior as a whole and studying many natural phenomena.
Le gravimètre quantique absolu (AQG) de la start-up Muquans permet de mesurer avec une grande précision l’accélération de la pesanteur et d’évaluer ainsi les variations de masses sous la surface du sol. Jusqu’à l’avènement des technologies quantiques, la meilleure méthode de gravimétrie absolue consistait à mesurer par interférométrie laser l’accélération subie par un réflecteur à coin de cube en chute libre. Le gravimètre quantique absolu reprend le principe d’une mesure de chute libre, mais en caractérisant cette fois la chute d’un nuage d’atomes à très basse température. Des atomes de rubidium, piégés par des lasers, sont refroidis à une température proche du zéro absolu. Laissés en chute libre, leur accélération verticale est alors mesurée par un dispositif interférométrique, ce qui permet d’évaluer l’accélération de la pesanteur avec une incertitude 1 milliard de fois plus faible que la valeur de 9,80 m/s2. Les deux parties de l’instrument – la tête de senseur et le dispositif de contrôle électronique- ont été développées pour être facilement transportables, pour s’accommoder des conditions du terrain (vibrations...), et pour être facilement mises en œuvre grâce à un logiciel qui permet un fonctionnement de l’appareil entièrement automatique. Les premiers résultats ouvrent de larges perspectives pour des applications scientifiques ou industrielles, en particulier dans le domaine de la géophysique, pour l’étude de la structure interne du globe et des ressources naturelles, pour la surveillance de réservoirs ou encore en métrologie.
Cet instrument est installé sur le site d'observation du Larzac, géré par l'Observatoire des sciences de l'Univers Oreme à Montpellier. Le site est intégré au Réseau sismologique et géodésique français Résif, une infrastructure de recherche nationale dédiée à l’observation et la compréhension de la structure et de la dynamique Terre interne. Résif se base sur des réseaux d’observation de haut niveau technologique, composés d’instruments sismologiques, géodésiques et gravimétriques déployés de manière dense sur tout le territoire français. Les données recueillies permettent d’étudier avec une haute résolution spatio-temporelle la déformation du sol, les structures superficielles et profondes, la sismicité à l’échelle locale et globale et les aléas naturels, et plus particulièrement sismiques, sur le territoire français. Résif s’intègre aux dispositifs européens (EPOS - European Plate Observing System) et mondiaux d’instruments permettant d’imager l’intérieur de la Terre dans sa globalité et d’étudier de nombreux phénomènes naturels.
