BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

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Le refroidissement des atomes par laser

Les lasers permettent de geler sur place les atomes d'un gaz et de les amener à des températures très basses, à quelques millionièmes de kelvin au-dessus du zéro absolu, tout en maintenant une certaine distance entre eux, ce qui leur évite d'interagir.

À la température ambiante, les atomes parcourent dans tous les sens la cellule qui les contient avec des vitesses de plusieurs centaines de mètres par seconde, à cause de l'agitation thermique. Pour les refroidir, il faut réduire cette agitation thermique, en d'autres termes, les ralentir. Le refroidissement par laser repose sur un effet connu sous le nom de pression de radiation. Les photons, particules de lumière transportées par un faisceau, peuvent pousser un objet léger placé sur leur trajet. Cette force agit aussi sur les atomes individuels : un atome qui absorbe un photon recule sous le choc. Mais, pour que les atomes les absorbent, les photons doivent avoir une certaine fréquence, c'est-à-dire une couleur bien précise, qui dépend de l'atome considéré, jaune orangé pour le sodium, à la limite du rouge et de l'infrarouge pour le rubidium. On imagine bien qu'un faisceau laser heurtant un atome qui va à sa rencontre ralentira ce dernier.

Il était plus difficile de ralentir tous les atomes d'une vapeur. Une méthode exploitant l'effet Doppler, qui change la fréquence des ondes pour un système en mouvement, permet de le faire. Imaginons tout d'abord que les atomes ne se déplacent que sur une ligne droite, mais dans les deux sens. On les éclaire avec deux faisceaux lasers arrivant en sens opposés. De plus, et c'est là le cœur de cette technique, on accorde le laser sur une fréquence un peu plus faible que celle qu'absorberaient des atomes immobiles. Par suite de l'effet Doppler, les atomes qui se dirigent vers un des lasers voient la fréque [...]


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ATOMIQUE PHYSIQUE

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  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
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COHEN-TANNOUDJI CLAUDE (1933- )

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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

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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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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 23 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/