La condensation de Bose-Einstein, prévue par Albert Einstein et le physicien indien Satyendranath Bose dès 1924, a constitué pendant bien des années un des objectifs majeurs des physiciens du monde entier. En refroidissant un nuage d'atomes à une température proche du zéro absolu (quelques dixièmes de millionième de kelvin), deux équipes de chercheurs américains, Eric Cornell et ses collaborateurs à l'université du Colorado, puis un groupe du Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.), ont réussi à produire, en 1995, un tel condensat, étrange état de la matière, qui n'est ni solide ni liquide mais ressemblerait plutôt à un gaz pris en masse.
1. Le principe de la condensation de Bose-Einstein
La condensation de Bose-Einstein est un phénomène purement quantique ; elle plonge ses racines dans un monde qui n'a rien d'intuitif. La plupart des effets quantiques se manifestent soit dans le domaine microscopique, soit à basse température. Cette condensation ne déroge pas à la règle puisqu'elle apparaît lorsqu'on se rapproche du zéro absolu (— 273 0C ou 0 K). Autre fait remarquable et typique du monde quantique, elle ne peut se produire que pour un certain type de particules, les bosons (terme provenant de leur inventeur, Bose).
Toutes les particules formant l'Univers se classent en effet en deux catégories, les bosons et les fermions (cf. particules élémentaires). Ces deux familles diffèrent profondément par la manière dont elles se comportent au niveau quantique. Contrairement à ce qui se passe dans notre monde macroscopique régi par la mécanique classique, une particule ne peut pas avoir n'importe quelle vitesse ou n'importe quelle énergie. Seules sont autorisées pour l'énergie et quelques autres grandeurs physiques certaines valeurs bien déterminées correspondant à des états quantiques, que l'on peut se représenter comme des cases ou des étagères disponibles pour les particules. Les fermions et les bosons occupent les états quantiques de façon tout à fait différente.
Les f […]
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