BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

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L'observation de la condensation

Pour observer un condensat, les atomes sont éclairés avec un laser et les chercheurs examinent l'ombre du piège sur une caméra vidéo. Lorsque le condensat se forme, l'ombre devient d'un coup plus dense, ce qui renseigne sur le nombre d'atomes dans le piège mais ne donne guère d'information sur leur vitesse. Pour avoir plus de détails sur le nuage condensé, le piège est ouvert en supprimant le champ magnétique et de regarder comment les atomes ainsi libérés s'échappent. On enregistre des images successives du nuage en cours d'expansion, ce qui permet de remonter aux caractéristiques des atomes condensés, telles que la vitesse et l'énergie. Les atomes du condensat, une fois relâchés, ne partent pas uniformément dans toutes les directions. Ils s'éloignent plus vite dans la direction de l'axe du piège que dans les directions perpendiculaires. Cette observation serait inexplicable pour des atomes piégés non condensés qui partiraient de manière isotrope dans toutes les directions. Elle est en revanche conforme aux prévisions pour un condensat de Bose-Einstein. Dans ce cas, en effet, les vitesses dans le nuage en expansion reflètent la géométrie du piège qui est très anisotrope. Ces mesures étaient assez probantes pour convaincre les spécialistes du domaine qu’on avait bel et bien vu la condensation de Bose-Einstein. Les atomes sont alors tous dans le même état quantique, et ils se comportent collectivement comme un « superatome » unique. La distance entre atomes dans ce surprenant condensat reste très grande ; de l'ordre du micromètre, elle est de cent à mille fois supérieure à la distance qui sépare des atomes ou des molécules voisins dans un liquide ou dans un solide.

Ces résultats sont encore loin de répondre à toutes les questions posées par ces remarquables expériences. De nouveaux tests, comme la mesure de la chaleur spécifique, un des points clés de la théorie d'Einstein, sont envisagés pour préciser jusqu'à quel point les condensats obtenus sont parfaits. La voie est aussi ouverte à des expér [...]

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ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • 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 
  • 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
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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

  • Écrit par 
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  • Bernard PIRE
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

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  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
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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

  • Écrit par 
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  • Bernard JANCOVICI
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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

Pour citer l’article

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