In this article, we describe an experiment performed at the Laboratoire de physique des lasers and dedicated to an optical measurement of the Boltzmann constant  . With the proposed innovative technique, determining   comes down to an ordinary frequency measurement. The method consists in measuring as accurately as possible the Doppler absorption profile of a rovibrational line of ammonia in thermal equilibrium. This profile is related to the Maxwell–Boltzmann molecular velocity distribution along the laser beam. A fit of the absorption line shape leads to a determination of the Doppler width proportional to   and thus to a determination of the Boltzmann constant. The laser source is an ultra-stable CO₂ laser with a wavelength  . The absorption cell is placed in a thermostat, keeping the temperature at 273.15 K within 1.4 mK. We were able to measure   with a relative uncertainty as small as  , which represents an improvement of an order of magnitude for an integration time comparable to our previous measurement published in 2007. To cite this article: K. Djerroud et al., C. R. Physique 10 (2009).

Dans cet article, nous présentons l’expérience développée au Laboratoire de physique des lasers pour la mesure optique de la constante de Boltzmann  . Cette nouvelle approche ramène la détermination de   à une mesure de fréquence. L’expérience consiste à mesurer le plus exactement possible le profil d’absorption Doppler d’une raie de vibration–rotation de l’ammoniac à l’équilibre thermodynamique. Ce profil reflète la distribution de Maxwell–Boltzmann des vitesses moléculaires le long du faisceau laser. Une analyse de la forme de la raie d’absorption conduit à une détermination de l’élargissement Doppler, proportionnel à  , et donc à une mesure de la constante de Boltzmann. La mesure spectroscopique est réalisée à l’aide d’un laser à CO₂ ultra-stable de longueur d’onde  . La cellule d’absorption est placée dans un thermostat qui permet de contrôler la température autour de 273,15 K avec une incertitude de 1,4 mK. Ces mesures nous ont conduit récemment à une détermination de   avec une incertitude relative de  . Cela représente, pour des temps de mesure comparables, un gain d’un ordre de grandeur par rapport à notre précédente mesure publiée en Daussy et al. (2007). Pour citer cet article : K. Djerroud et al., C. R. Physique 10 (2009).