BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

La recherche de la condensation de Bose-Einstein

Plusieurs équipes scientifiques avaient entrepris une recherche de longue haleine pour mettre en évidence cette condensation dans des conditions proches de celles d'un gaz parfait. Pionniers dans cette véritable quête du Graal, Dan Kleppner et ses collaborateurs au M.I.T. avaient choisi l'hydrogène comme particule à condenser. En effet, les atomes d'hydrogène soigneusement préparés, avec leurs spins (moments cinétiques internes) tous orientés dans la même direction, sont empêchés de former des molécules et restent en principe gazeux jusqu'au zéro absolu. Mais, après quinze années d'efforts, l'hydrogène s’était montré décevant et Dan Kleppner a été devancé par d'autres équipes, d'ailleurs constituées en partie de physiciens formés à son école et appliquant à d’autres atomes certaines des techniques qu'il avait mises au point.

Quelle est donc la propriété qui a fait la différence entre l'hydrogène et les atomes de métaux alcalins (sodium ou rubidium) ? Tout d'abord, alors que les atomes d'hydrogène se groupent naturellement deux par deux en molécules très stables, il est facile, en chauffant un peu les métaux alcalins, solides à la température ambiante, d'obtenir des vapeurs d'atomes isolés. Bien sûr, si on tente de les refroidir par les procédés habituels, on retrouve un liquide puis un solide. C'est ici qu'est intervenu, dans les années 1990, un progrès décisif : le refroidissement des atomes par laser (voir ci-après). Cette technique est particulièrement bien maîtrisée pour les alcalins, ce qui explique leur choix pour mettre en évidence la condensation de Bose-Einstein. Une fois refroidis à l'aide de lasers, les atomes se trouvent confinés dans une sorte de nuage gelé. Mais leur température n'est pas encore assez basse et leur densité n'est pas suffisante pour réaliser la condensation de Bose-Einstein. On utilise alors le refroidissement par évaporation, mis au point par Dan Kleppner.

Le procédé exige un autre type de piège. On transfère [...]

1 2 3 4 5

pour nos abonnés,
l’article se compose de 5 pages




Écrit par :

Classification


Autres références

«  BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE  » est également traité dans :

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
  •  • 1 média

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 
  • Étienne GUYON
  •  • 764 mots

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

Physicien américain, co-lauréat avec Carl Wieman et Wolfgang Ketterle du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du premier condensat de Bose-Einstein. Né le 19 décembre 1961 à Palo Alto (Californie), Eric A. Cornell est le fils d'un professeur de génie civil au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) de Cambridge (États-Unis). Après avoir commencé ses études supérieures en physique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eric-a-cornell/#i_43361

KETTERLE WOLFGANG (1957- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 322 mots

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
  •  • 362 mots

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

  • Écrit par 
  • Vincent FLEURY
  •  • 5 801 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Un état encore moins classique, le superfluide quantique »  : […] Parallèlement aux développements de la thermodynamique classique, le xx e  siècle a connu une révolution, avec la découverte des quanta et des propriétés quantiques des particules élémentaires. La nature ondulatoire et corpusculaire du rayonnement et de la matière a été démontrée au début du xx e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etats-de-la-matiere/#i_43361

OSHEROFF DOUGLAS DEAN (1945- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 364 mots

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

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jacques DUPONT-ROC, 
  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 727 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Caractéristiques générales »  : […] Par définition, les bosons sont les particules, élémentaires ou composites, de moment angulaire intrinsèque (ou spin) nul ou multiple de la quantité h /2π, où h est la constante de Planck. Leur nom rappelle Satyendranath Bose (1894-1974), physicien indien qui a élaboré la théorie du comportement collectif de telles particules. Les bosons s'opposent aux […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_43361

RICHARDSON ROBERT COLEMAN (1937-2013)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 346 mots

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

  • Écrit par 
  • Berni J. ALDER, 
  • Bernard JANCOVICI
  •  • 5 921 mots
  •  • 8 médias

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

  • Écrit par 
  • Sébastien BALIBAR
  •  • 5 816 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Condensation de Bose-Einstein et modèle à deux fluides »  : […] La superfluidité est une propriété essentiellement quantique. Fritz London a calculé la température à laquelle une condensation de Bose-Einstein pouvait avoir lieu dans un hypothétique gaz parfait d'hélium 4 qui aurait la même densité que le liquide. Il était conscient qu'il s'agissait d'une approximation grossière, mais il trouva 3,09 K – ce qui n'était pas très éloigné de 2,2 K, le point lambda […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/superfluidite/#i_43361

WIEMAN CARL E. (1951- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 403 mots

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

Voir aussi

Pour citer l’article

Elisabeth GIACOBINO, « BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/