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Condensats de Bose-Einstein

La manipulation des atomes par laser a constitué au cours de ces vingt dernières années un des développements majeurs de la physique atomique et de l’optique quantique. Ce domaine de recherche a eu des impacts très profonds sur de nombreux aspects de notre discipline, qui vont de la métrologie à la physique des collisions, en passant par la physique statistique et l’interférométrie à ondes de matière.

Dès la découverte du refroidissement laser "sub-Doppler", en 1988, la recherche d’effets liés à la dégénérescence quantique est devenue un des enjeux principaux du domaine. Grâce à la mise au point du refroidissement par évaporation, utilisé en appoint du refroidissement lumineux, il est désormais possible d’atteindre des situations dans lesquelles la distance moyenne entre particules voisines devient de l’ordre ou inférieure à la longueur d’onde de de Broglie \lambda_{\rm dB} = h / (2\pi m k_BT)^{1/2} , où m est la masse d’une particule et T la température du gaz (h et k_B sont les constantes de Planck et de Boltzmann). Les effets de statistique quantique se manifestent alors de manière spectaculaire. Si les particules sont des bosons (particules de spin entier), on observe la condensation de Bose-Einstein. Ceci permet de réaliser des assemblées cohérentes d’atomes, décrites par une fonction d’onde macroscopique. Au cours des dernières années, l’activité de notre équipe a essentiellement consisté à explorer expérimentalement et théoriquement les propriétés de ces gaz quantiques ultra-froids.