| 1. INTRODUCTION |
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Depuis le milieu des années 1980, la physique atomique connaît des développements spectaculaires. Grâce à une meilleure connaissance et une maîtrise croissante des interactions entre photons (les quanta de la lumière) et atomes, plusieurs équipes de chercheurs dans le monde mènent des expériences où de petits nuages d’atomes sont immobilisés, suspendus dans le vide, et refroidis à des températures de quelques milliardièmes de degré seulement au-dessus du zéro absolu (–273,15 °C). Ce thème a fait l’objet du prix Nobel de physique de 1997, qui a récompensé Claude Cohen-Tannoudji (qui dirige une équipe au laboratoire Kastler-Brossel de l’Ecole normale supérieure, à Paris) ainsi que les Américains Steven Chu et Williams Phillips. |
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L’intérêt de ces travaux n’est pas seulement d’avoir battu tous les records de froid, mais de pouvoir sonder, contrôler et manipuler des atomes avec une extrême précision. Ces piégeages et refroidissements d’atomes, réalisés avec l’aide essentielle de lasers, révèlent aux physiciens de nouveaux phénomènes, souvent liés aux lois les plus intimes de la physique quantique — cette théorie construite dans les années 1920-1930 et qui a bouleversé l’image que l’on se faisait du monde. Les atomes ne sont pas de simples corpuscules, ce sont aussi des ondes. On le sait depuis plus de soixante-dix ans. Mais les expériences mettant en jeu les atomes froids le montrent avec force. Il est désormais possible de faire interférer entre eux des atomes, à l’instar des interférences lumineuses, plus familières. Depuis 1995, on sait également atteindre avec des atomes froids un état particulier de la matière, le « condensat de Bose-Einstein », que la physique quantique prévoyait depuis longtemps. |
Les atomes froids représentent ainsi un nouveau terrain à explorer, un nouveau gisement d’idées. Avec des retombées qui vont au-delà des sciences fondamentales. Les horloges atomiques commencent déjà à en bénéficier. En exploitant les interférences atomiques, d’autres domaines de la métrologie pourraient suivre. Et l’on commence à voir des dispositifs émettant des faisceaux cohérents non pas de photons, mais d’atomes — des lasers à atomes, équivalents atomiques de cette merveilleuse et aujourd’hui indispensable invention qu’est le laser lumineux. |
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