9 Atomes et lumière en équilibre thermique: de l’argument d’Einstein aux mélasses optiques

Jean Dalibard

Jean Dalibard

E. P. Lewis

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.

Yves Caudano

Jean Dalibard

EnseignementCours : Une brève histoire des atomes froidsPeut-on contrôler l’équilibre thermodynamique d’un échantillon de matière en utilisant de la lumière aux caractéristiques bien choisies ? Depuis les articles fondateurs d’Einstein et de Kastler, cette question a accompagné le développement de la physique atomique et de l’optique quantique. À partir des années 1970, le développement des sources laser accordables est venu lui donner un nouvel éclairage, avec notamment les propositions de ...