BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

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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.

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 oc [...]


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ATOMIQUE PHYSIQUE

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  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
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Dans le chapitre « Les lasers à atomes »  : […] Dans les atomes, il est impossible de discerner des particules identiques. Cette indiscernabilité fait que l'on classe les particules en bosons ou en fermions. Les fermions peuvent être considérés comme « individualistes » alors que les bosons s'apparentent plutôt aux « moutons de Panurge ». Les bosons ont ainsi tendance à s'accumuler dans l'état fondamental du système, c'est la condensation de B […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_43361

COHEN-TANNOUDJI CLAUDE (1933- )

  • Écrit par 
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Prix Nobel de physique 1997, professeur au Collège de France où il occupe la chaire de physique atomique et moléculaire de 1973 à 2004 après avoir exercé à la faculté des sciences de Paris, mais aussi membre de l'Académie des sciences (1981) et médaille d'or du C.N.R.S. (1996), Claude Cohen-Tannoudji épouse avec évidence sa double vocation de chercheur et d'enseignant. Son nom est associé au déve […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/claude-cohen-tannoudji/#i_43361

CORNELL ERIC A. (1961- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 404 mots

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KETTERLE WOLFGANG (1957- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Physicien allemand, colauréat avec Eric Cornell et Carl Wieman du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du condensat de Bose-Einstein. Né le 21 octobre 1957 à Heidelberg, Wolfgang Ketterle a effectué ses études supérieures à l'université de Heidelberg puis à l'université technique de Munich. Il fait ses premières recherches sur l'analyse expérimentale des semiconducteurs par spectroscopi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/wolfgang-ketterle/#i_43361

LEE DAVID (1931- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Né le 20 janvier 1931 à Rye, dans l'État de New York, David Lee fit ses études supérieures à Harvard puis à l'université du Connecticut ; il soutint sa thèse en 1959 à l'université Yale et rejoignit aussitôt l'université Cornell où il effectua toutes ses recherches. Avec son collègue Robert C. Richardson et leur étudiant Douglas Osheroff, ils découvrirent en 1972 que l'hélium 3, isotope d'hélium […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/david-lee/#i_43361

MATIÈRE (physique) - États de la matière

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OSHEROFF DOUGLAS DEAN (1945- )

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Né le 1 er  août 1945 à Aberdeen, dans l'État de Washington, Douglas Dean Osheroff finissait ses études doctorales à l'université Cornell lorsqu'il découvrit, avec ses directeurs de thèse David Lee et Robert C. Richardson, que l'hélium 3, isotope d'hélium dont le noyau contient deux protons mais un seul neutron, devient superfluide à une température de quelque 2 millikelv […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/douglas-dean-osheroff/#i_43361

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

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Né le 26 juin 1937 à Washington, Robert Coleman Richardson soutint sa thèse de doctorat en 1966 à l'université Duke en Caroline du Nord et devint professeur à l'université Cornell en 1967. Avec son collègue David Lee et leur étudiant Douglas Osheroff, ils découvrirent en 1972 que l'hélium 3, isotope d'hélium dont le noyau contient deux protons mais un seul neutron, devient superfluide à une tempé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-coleman-richardson/#i_43361

STATISTIQUE MÉCANIQUE

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Dans le chapitre « Statistique de Bose-Einstein »  : […] On suppose encore que les interactions sont négligeables. Si les particules sont des bosons (c'est-à-dire des particules à spin entier ou nul) identiques, il peut maintenant y avoir un nombre quelconque de particules dans chacun des états quantiques α. On montre que le nombre moyen de particules dans l'état α est maintenant : Pour des bosons libres, un état α est caractérisé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanique-statistique/#i_43361

SUPERFLUIDITÉ

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WIEMAN CARL E. (1951- )

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  • Bernard PIRE
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Physicien américain, co-lauréat avec Wolfgang Ketterle et Eric Cornell du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du condensat de Bose-Einstein. Né le 26 mars 1951 à Corvallis (Oregon), petit-fils d'un professeur de théologie à l'université de Chicago, Carl E. Wieman passe la plus grande part de sa jeunesse dans les grandes forêts de l'Oregon où ses parents, après des études universitaires […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/carl-e-wieman/#i_43361

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Pour citer l’article

Elisabeth GIACOBINO, « BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/