Relations de l'émission et de l'absorption de la lumière avec la structure atomique

Pierre Boissel, François Kerhervé

M. Dumont

La première partie est un survol historique de l'introduction des lasers au laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'ENS et particulièrement des premières expériences de pompage optique avec un laser multimode. Les trois caractéristiques nouvelles (émission stimulée, cohérence de la lumière et saturations) sont mises en lumière. Les paragraphes 2 et 3 présentent les particularités du pompage optique par un laser monomode (sélection des vitesses atomiques) et de la technique d'absorption saturée résolue en temps. Cette dernière technique est appliquée à l'étude des collisions élastiques (détermination du « noyau de collision ») et de la cohérence Raman entre niveaux métastables. La dernière partie présente, de façon résumée, un calcul semiperturbatif des transitoires de pompage optique sélectif en vitesse (VSOP).

Claude N. Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Laloë

Saïda Guellati-Khélifa, Pierre Cladé

REE N°4/2012 ◗ 57 les atomes froids Saida Guellati-Khelifa (1,2) Pierre Clade (1) (1) Laboratoire Kastler Brossel, Ecole normale superieure, Universite Pierre et Marie Curie (2) Conservatoire national des arts et metiers Refroidir des atomes sans creer un solide La physique atomique est nee au XXe de l’etude du spectre des gaz atomiques. C’est en observant l’emission ou l’absorption de la lumiere par un gaz que l’on a compris la structure atomique et ensuite elabore les premieres theories de la mecanique quantique. Le fait que les atomes soient en phase gazeuse est impor- tant car dans cet etat ils sont quasiment isoles les uns des autres et peuvent donc etre compris individuelle- ment. Cependant, dans un gaz, l’agitation thermique pose probleme. A temperature ambiante, la vitesse ty- pique d’un atome peut atteindre 1 km/s. L’observation d’un meme atome est donc limitee dans la duree ce qui limite la precision sur les mesures. De plus, il n’est pas possible d’utiliser les techniques de cryogenie car a faible temperature tous les corps sont en phase solide ou liquide. C’est pour repondre a ce probleme, ralentir des atomes tout

Jean Dalibard

En 1916-17, Einstein étudie comment un rayonnement de type corps noir peut imposer sa température à une collection d'atomes.À partir des trois processus d'absorption, d'émission dirigée et d'émission spontanée, il montre que la lumière crée une force de friction sur un atome en mouvement.En utilisant ensuite des arguments empruntés à la théorie du mouvement brownien, il explique comment l'assemblée atomique atteint le même état d'équilibre thermique que le corps noir de départ.Près de soixante ans après le travail d'Einstein, les physiciens Hänsch et Schawlow d'une part, Wineland et Dehmelt d'autre part, ont proposé d'exploiter la lumière des lasers accordables pour créer de nouveaux équilibres thermodynamiques, avec un processus de refroidissement étonnamment proche du mécanisme envisagé par Einstein.Cela a constitué le point de départ d'un nouveau domaine de la physique quantique, l'étude de gaz d'atomes refroidis à une température située dans le domaine du microkelvin.

Claude N. Cohen-Tannoudji, Bernard Diu, Franck Laloë