Le prix Nobel de physique vient récompenser cette année les deux premiers physiciens à avoir obtenu, en 1995, un État de la matière activement recherché depuis la découverte de la superfluidité de l’hélium, il y a une vingtaine d’années. Ces travaux ouvrent en particulier la voie à la réalisation de lasers à atomes, et à des progrès considérables en nanotechnologies, les techniques ramenées aux dimensions de l’atome. Au plan théorique, l’obtention, par les Américains Eric Cornell et Carl Wieman, de ce premier condensat de Bose-Einstein, avec des atomes de rubidium, métal alcalin analogue au sodium, est venue confirmer la prédiction, faite il y a plus de soixante-dix ans, selon laquelle certains atomes, à des températures proches du «zéro absolu», adoptent tous un même comportement (vitesse de déplacement...). Dans leurs travaux, les chercheurs de l’Université du Colorado et du NIST (National Institute for Standards and Technology) à Boulder, dirigés par Eric Cornell et Carl Wieman, avaient ainsi devancé plusieurs autres équipes, telles que celles de Claude Cohen-Tannoudji, au Laboratoire Kastler-Brossel de l’École normale supérieure (ENS) à Paris, et de Steven Chu et de William Phillips (États-Unis). En 1997, le Pr Cohen-Tannoudji, Steven Chu et William Phillips se voyaient d’ailleurs décerner le Nobel de physique pour leurs travaux de pionniers en matière de refroidissement des atomes. En pratique, cette première obtention ouvrait la voie à des expériences qui devraient conduire, à long terme, à la réalisation de lasers à atomes émettant des ondes de matière, comme les lasers ordinaires (optiques) émettent des ondes lumineuses, mais beaucoup plus fines, et permettraient de nouveaux progrès en nanotechnologies. Le troisième lauréat du Nobel de physique 2001, l’Allemand Wolfgang Ketterle, franchissait le premier pas dans cette voie en réussissant, en 1997, à créer, de façon éphémère, un rayon fait de petites «gouttes» de condensat de Bose-Einstein formées par gravitation. En faisceaux «Nous avons déjà des lasers à atomes qui marchent très bien, où les paquets d’onde sont synchronisés (corrélés) et ont le même comportement (même phase et même cohérence), explique Alain Aspect, du Laboratoire Charles-Fabry de l’Université d’Orsay. Ce qui nous manque, c’est la lentille, pour concentrer ces atomes en faisceaux, comme le verre concentre les photons dans les lasers optiques». Autre application future des condensats de Bose-Einstein : les mesures de haute précision. On dispose déjà, depuis quelques années, de gyromètres à atomes, utilisés en aéronautique, pour le guidage de missiles, de fusées. On peut maintenant envisager des gyromètres à jets atomiques pour la navigation et le guidage, mais aussi pour des expériences de relativité générale. «Avec ces gyromètres, explique Alain Aspect, on pourra réaliser la cartographie du champ de pesanteur», autrement dit du sous-sol et de ses richesses, pour les géologues. Depuis 1995, au fil des années, des condensats de Bose-Einstein ont été obtenus par une vingtaine d’équipes de physiciens dans le monde, avec quatre éléments : le rubidium-87 pour la plupart des expériences, le rubidium-85, l’hydrogène, le sodium et le lithium. En février dernier, deux des équipes françaises les plus reconnues dans ce domaine, celle d’Alain Aspect et de Chritian Westbrook, au Laboratoire Charles-Fabry de l’Université d’Orsay, et celle de Claude Cohen-Tannoudji, Michèle Leduc et Jean Dalibard, au Laboratoire Kastler-Brossel de l’École normale supérieure (ENS) à Paris, avaient obtenu un condensat avec des atomes d’hélium métastable.
Le prix Nobel de physique vient récompenser cette année les deux premiers physiciens à avoir obtenu, en 1995, un État de la matière activement recherché depuis la découverte de la superfluidité de l’hélium, il y a une vingtaine d’années. Ces travaux ouvrent en particulier la voie à la réalisation de lasers à atomes, et à des progrès considérables en nanotechnologies, les techniques ramenées aux dimensions de l’atome. Au plan théorique, l’obtention, par les Américains Eric Cornell et Carl Wieman, de ce premier condensat de Bose-Einstein, avec des atomes de rubidium, métal alcalin analogue au sodium, est venue confirmer la prédiction, faite il y a plus de soixante-dix ans, selon laquelle certains atomes, à des températures proches du «zéro absolu», adoptent tous un même comportement (vitesse de...
