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La jeunesse des atomes froids (2006)

Jean-François Dars, Anne Papillault

Published Jan 1, 2006• 0 citations
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Abstract

A l'occasion de l'inauguration de l'Institut Francilien des Atomes Froids (IFRAF), qui regroupe, sous la responsabilite de Michele Leduc, six laboratoires d'Ile-de-France, organises en reseau, specialises dans la manipulation des atomes froids, de jeunes chercheurs evoquent les principales experiences en cours dans leurs equipes. Celles-ci sont menees dans la continuite des decouvertes de Claude Cohen-Tannoudji, Prix Nobel de physique, depuis les premiers condensats de Bose-Einstein obtenus en 1995 jusqu'aux developpements les plus recents. Les six laboratoires sont : Le Laboratoire Kastler-Brossel (LKB). Le Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique (LCFIO). Le Laboratoire des systemes de reference temps-espace (SYRTE). Le Laboratoire Aime Cotton (LAC). Le Laboratoire de physique theorique et modeles statistiques (LPTMS). Le Laboratoire de physique des lasers (LPL). GeneriqueAuteurs-realisateurs : Jean-Francois Dars (CNRS Images) et Anne Papillault (CNRS Images). Production : CNRS Images Diffuseur : CNRS Images. www.cnrs.fr/cnrs-images/

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Un domaine scientifique d'une exceptionnelle vitalitéC'est en 2004 qu'est née l'idée de rassembler toutes les équipes travaillant sur les atomes froids dans la région parisienne, ce domaine avait déjà une vingtaine d'années d'existence et se développait à vive allure dans le monde entier.Le Laboratoire Kastler Brossel (le LKB) à l'École normale supérieure (ENS) y a joué un rôle de pionnier pour la France.Autour de Claude Cohen-Tannoudji, professeur au Collège de France, s'est constituée une équipe regroupant Jean Dalibard, Christophe Salomon, Alain Aspect, qui tous ensemble se sont lancés dans le domaine durant les années 80. Le renouveau spectaculaire de la physique atomique apporté par les atomes froids attira de plus en plus de jeunes brillants chercheurs à l'ENS, où se constitua bientôt une école de recherche réputée, très en prise avec les groupes du monde entier investis dans le même domaine.Le concept du piège magnétooptique y fut élaboré, bientôt adopté comme l'outil universel pour les gaz refroidis et piégés par la lumière laser ; les températures anormalement basses qui y étaient mesurées trouvèrent une explication.Le domaine connut une véritable explosion après 1995 quand la condensation de Bose-Einstein fut enfin réalisée expérimentalement aux États-Unis, puis ensuite en France.Et le prix Nobel octroyé à Claude Cohen-Tannoudji en 1997, en même temps qu'à ses amis Bill Phillips et Steven Chu, augmenta encore le prestige du domaine.Pourtant la recherche sur les atomes froids ne resta pas cantonnée à l'ENS.Alain Aspect quitta le LKB en 1993 pour se lancer dans l'aventure à Orsay, rejoint par son élève Philippe Grangier avec lequel il créa un nouveau laboratoire à l'Institut d'Optique.De nombreux jeunes chercheurs formés à l'école de Claude Cohen-Tannoudji commencèrent à essaimer vers d'autres établissements, pour beaucoup dans la région parisienne.Ainsi, Pierre Pillet rejoignit le Laboratoire Aimé Cotton à Orsay, Hélène Perrin s'installa au Laboratoire de Physique des Lasers à Paris-Nord, et d'anciens doctorants du LKB comme Pierre Lemonde ou Franck Pereira-dos-Santos allaient à l'Observatoire de Paris développer des instruments de métrologie à atomes froids.Tous ces jeunes chercheurs issus de l'ENS développèrent à leur tour des équipes vers lesquelles affluèrent de très nombreux doctorants et des postdoctorants issus de nombreux pays, tout particulièrement d'Allemagne.La communauté francilienne était suffisamment petite pour que tous les chercheurs permanents se connaissent et suffisamment concentrée en île-de-France pour que la communication s'installe facilement entre les équipes.

Photoniques•Jan 1, 2011•0 citations

Les atomes froids

Pierre Cladé, Michèle Leduc

REE N°4/2012 ◗ 55 LES GRANDS DOSSIERsIntroduction Depuis le milieu des annees 1980, la physique atomique con- nait des developpements spec- taculaires. Grâce a une meilleure connaissance et une maitrise crois- sante des interactions entre les photons et les atomes, il est pos- sible de refroidir de petits nuages d’atomes a des temperatures de quelques milliardiemes de degres seulement au-dessus du zero ab- solu (– 273,15 °C) et de les pieger dans le vide. Ces methodes ont fait l’objet du prix Nobel de physique de 1997 qui a recompense Claude Cohen- Tannoudji, Steven Chu et Williams Phillips. De ces travaux sur le refroidissement laser ont de- coule d’autres decouvertes tout aussi spectaculaires, en particulier la mise en evidence experimentale en 1995 de la condensation de Bose Einstein. Ce nouvel etat de la matiere aux proprietes exceptionnelles avait ete prevu depuis les annees 1920 par les lois de la physique sta- tistique. En 2001, Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle et Carl E. Wieman ont obtenu le prix Nobel pour cette de- couverte. En trente ans, ce domaine de la physique s’est consi- derablement developpe. En France, les recherche

•Jan 1, 2013•0 citations

Atomes, ions, molécules ultrafroids et technologies quantiques

Robin Kaiser, Michèle Leduc, Hélène Perrin

Les physiciens savent produire des gaz à quelques milliardièmes de degrés au-dessus du zéro absolu. Les méthodes de refroidissement s’appliquent non seulement aux atomes mais aussi aux ions et aux molécules. Ce domaine de recherche a été couronné deux fois par le prix Nobel. Il s’est extraordinairement enrichi depuis que l’on sait faire varier à volonté les interactions entre les particules et piéger celles-ci avec des pinces optiques ou dans des réseaux optiques à la géométrie ajustable. On édifie ainsi des cristaux artificiels formés d’atomes ou de molécules qui peuvent simuler la structure de la matière et élucider certaines de ses propriétés magnétiques, avec la perspective d’expliquer un jour la supraconductivité à haute température. Le phénomène d’intrication quantique est à la base de nouveaux dispositifs pour le stockage et la transmission de l’information quantique. Des progrès spectaculaires sont constamment enregistrés en métrologie. Ainsi des horloges à atomes ou à ions ultrafroids mesurent le temps à mieux qu’une seconde sur la durée de l’Univers. Des gravimètres et gyromètres industriels d’un type nouveau améliorent la sensibilité de la sismologie et la navigation dans l’espace. En outre, l’extrême précision des mesures permet de tester les lois fondamentales de la physique, par exemple l’électrodynamique quantique, l’invariance de Lorentz ou les éventuelles variations des constantes fondamentales. Le domaine des particules ultrafroides rejoint aujourd’hui ceux de la matière condensée, de la chimie et même de la cosmologie. Robin Kaiser est directeur de recherche CNRS à l’Institut de physique de Nice à l’université de la Côte d’Azur. Michèle Leduc est directrice de recherche CNRS émérite au Laboratoire Kastler-Brossel à l’École normale supérieure à Paris. Hélène Perrin est directrice de recherche au Laboratoire de physique des lasers à l’université Sorbonne Paris Nord.

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Les atomes froids

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Doublement couronné par le prix Nobel en 1997 et en 2001, le domaine des atomes froids est né il y a une trentaine d'années et connaît aujourd'hui un fantastique développement où la physique du solide rejoint la physique atomique. Les atomes froids sont l'objet d'études très fondamentales pour la mécanique quantique et pour l'information quantique. Leurs applications commencent à intervenir dans notre quotidien, par exemple via les horloges à fontaines d'atomes froids utilisées pour le GPS, et dont l'exactitude est meilleure qu'une seconde sur 300 millions d'années. Cet ouvrage expose en termes simples comment l'interaction de faisceaux lasers avec un gaz permet de refroidir ce gaz jusqu'à des températures descendant à quelques millionièmes de degrés au-dessus du zéro absolu et de piéger un petit nuage de quelques milliards d'atomes lévitant dans le vide. Il retrace aussi la découverte de la condensation de Bose-Einstein, ce nouvel état de la matière dans lequel tous les atomes se comportent comme s'ils étaient un seul et dont on peut extraire des « lasers à atomes ». L'ouvrage est illustré de nombreux schémas et présente d'une façon didactique l'essentiel des méthodes utilisées pour produire et utiliser les atomes froids.

EDP Sciences eBooks•Nov 4, 2020•0 citations

Les atomes froids

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REE N°4/2012 ◗ 55 LES GRANDS DOSSIERsIntroduction Depuis le milieu des annees 1980, la physique atomique con- nait des developpements spec- taculaires. Grâce a une meilleure connaissance et une maitrise crois- sante des interactions entre les photons et les atomes, il est pos- sible de refroidir de petits nuages d’atomes a des temperatures de quelques milliardiemes de degres seulement au-dessus du zero ab- solu (– 273,15 °C) et de les pieger dans le vide. Ces methodes ont fait l’objet du prix Nobel de physique de 1997 qui a recompense Claude Cohen- Tannoudji, Steven Chu et Williams Phillips. De ces travaux sur le refroidissement laser ont de- coule d’autres decouvertes tout aussi spectaculaires, en particulier la mise en evidence experimentale en 1995 de la condensation de Bose Einstein. Ce nouvel etat de la matiere aux proprietes exceptionnelles avait ete prevu depuis les annees 1920 par les lois de la physique sta- tistique. En 2001, Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle et Carl E. Wieman ont obtenu le prix Nobel pour cette de- couverte. En trente ans, ce domaine de la physique s’est consi- derablement developpe. En France, les recherche
Les physiciens savent produire des gaz à quelques milliardièmes de degrés au-dessus du zéro absolu. Les méthodes de refroidissement s’appliquent non seulement aux atomes mais aussi aux ions et aux molécules. Ce domaine de recherche a été couronné deux fois par le prix Nobel. Il s’est extraordinairement enrichi depuis que l’on sait faire varier à volonté les interactions entre les particules et piéger celles-ci avec des pinces optiques ou dans des réseaux optiques à la géométrie ajustable. On édifie ainsi des cristaux artificiels formés d’atomes ou de molécules qui peuvent simuler la structure de la matière et élucider certaines de ses propriétés magnétiques, avec la perspective d’expliquer un jour la supraconductivité à haute température. Le phénomène d’intrication quantique est à la base de nouveaux dispositifs pour le stockage et la transmission de l’information quantique. Des progrès spectaculaires sont constamment enregistrés en métrologie. Ainsi des horloges à atomes ou à ions ultrafroids mesurent le temps à mieux qu’une seconde sur la durée de l’Univers. Des gravimètres et gyromètres industriels d’un type nouveau améliorent la sensibilité de la sismologie et la navigation dans l’espace. En outre, l’extrême précision des mesures permet de tester les lois fondamentales de la physique, par exemple l’électrodynamique quantique, l’invariance de Lorentz ou les éventuelles variations des constantes fondamentales. Le domaine des particules ultrafroides rejoint aujourd’hui ceux de la matière condensée, de la chimie et même de la cosmologie. Robin Kaiser est directeur de recherche CNRS à l’Institut de physique de Nice à l’université de la Côte d’Azur. Michèle Leduc est directrice de recherche CNRS émérite au Laboratoire Kastler-Brossel à l’École normale supérieure à Paris. Hélène Perrin est directrice de recherche au Laboratoire de physique des lasers à l’université Sorbonne Paris Nord.
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