En 1905, Einstein publiait une série d'articles fondateurs sur la relativité, les quanta lumineux et le mouvement brownien. 100 ans plus tard, à l'occasion du centenaire de cette « révolution » relativiste, et de l'année de la physique, cette conférence-débat est consacrée à ces travaux et à leur impact hier mais aussi aujourd'hui.
Mot(s) clés libre(s) : Einstein, relativité, année mondiale de la physique, mouvement brownien, intrication, condensation de Bose-Einstein, émission stimulée, laser, relativité générale

"Peut-on voir au moins une propriété quantique de la matière à l'oeil nu ? Oui, il suffit de regarder de l'hélium liquide à suffisamment basse température. Je montrerai un liquide qui cesse de bouillir, jaillit en fontaine lorsqu'on le chauffe, s'écoule sans viscosité hors des récipients où l'on tente de l'enfermer (d'où son nom de " superfluide ")... J'expliquerai ensuite comment ces propriétés surprenantes ont été associées au comportement collectif quantique des atomes, un phénomène connu sous le nom de " Condensation de Bose-Einstein ". Les différents états de la matière correspondent à différents degrés d'ordre ou de désordre. Lorsqu'un liquide cristallise, par exemple, c'est la position des atomes dans l'espace qui s'ordonne. Lorsqu'un fluide devient superfluide c'est leurs mouvements qui deviennent collectifs. De même qu'un superfluide coule sans viscosité, un supraconducteur conduit l'électricité sans résistance. La superfluidité est semblable à la supraconductivité des métaux. Connue depuis 1937 dans l'hélium, la superfluidité a été découverte en 1999 dans différentes vapeurs alcalines. Nous verrons que la rotation d'un superfluide est très particulière, parce que quantifiée. Dans l'hélium comme dans le rubidium, nous montrerons des images de tourbillons quantiques où la vitesse du fluide est reliée à la constante de Planck. Pour conclure, nous décrirons comment la superfluidité peut servir à mesurer la rotation de la terre, et pourquoi l'on pense que l'intérieur des étoiles à neutrons est superfluide."
Mot(s) clés libre(s) : basse température, condensation de Bose-Einstein, conductivité thermique, écoulement d'un liquide, état de la matière, fluide, hélium, mécanique des fluides, mécanique quantique, supraconductivité, tourbillon, viscosité

Un lien vers le podcast d'une conférence du cycle 2010 des Grandes Conférences de Lyon, organisées par l'Université de Lyon. Une conférence du prix Nobel de physique 1997 Claude Cohen-Tannoudji, consacrée à quelques mécanismes de refroidissement et de piégeage des atomes avec des faisceaux laser. Applications des atomes ultra-froids obtenus : condensats de Bose-Einstein, lasers à atomes.
Mot(s) clés libre(s) : refroidissement par laser, piège magnétique, gaz d'atomes ultra-froids, boson, condensation de Bose-Einstein, condensat de Bose-Einstein, horloge atomique, laser, laser à atomes, interférences, interférométrie atomique

En utilisant des échanges quasi-résonnants d'énergie, d'impulsion et de moment cinétique entre atomes et photons, il est possible de contrôler au moyen de faisceaux laser la vitesse et la position d'un atome neutre et de le refroidir à des températures très basses, de l'ordre du microKelvin, voire du nanoKelvin. Quelques mécanismes physiques de refroidissement seront passés en revue, de même que quelques applications possibles des atomes ultra-froids ainsi obtenus (horloges atomiques, interférométrie atomique, condensation de Bose-Einstein, lasers à atomes, etc.).
Mot(s) clés libre(s) : absorption de lumière, condensation de Bose-Einstein, dualité onde-corpuscule, effet Doppler, émission de photons, horloge atomique, lumière, mécanique quantique, refroidissement laser, structure atomique

Les ondes de matières constituent un nouvel état de la matière pour lequel de nombreuses recherches sont en court dans le monde entier. On peut les définir ainsi : il existe une dualité onde corpuscule qui associe à tout objet physique à la fois un corpuscule et une onde. Une onde de matière est un cas particulier où un nombre macroscopique d'atomes se trouvent tous décrits par la même fonction d'onde. On peut aujourd'hui réaliser et visualiser de telles ondes grâce à des procédés tels que le refroidissement des atomes ou la condensation de Bose-Einstein. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives sur la connaissance et la compréhension de la matière.
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Une conférence de Jean Dalibard, chercheur au laboratoire Kastler Brossel, présentée dans le cadre de "Physique au Printemps" 2010. Une conférence très pédagogique pour comprendre la technique du refroidissement d'atomes par laser et piège magnétique jusqu'à la condensation de Bose-Einstein et l'utilisation de ce gaz d'atomes ultra-froids pour former des faisceaux d'atomes cohérents et les faire interférer.
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Le laser, outil privilégié du chirurgien et du soudeur, est souvent associé à l'idée de chaleur. Depuis une vingtaine d'années, on sait pourtant l'utiliser pour refroidir les atomes d'un gaz à une température extrêmement basse, de l'ordre du microkelvin. A cette température, la vitesse d'agitation thermique des atomes devient très faible, de l'ordre du centimètre par seconde, à comparer aux centaines de mètres par seconde des molécules de l'air qui nous entoure. Selon la relation découverte par Louis de Broglie, la longueur d'onde associée aux particules augmente lors du refroidissement, et peut même atteindre la distance moyenne entre atomes voisins. Les atomes perdent alors leur individualité, s'accumulent dans un même niveau quantique, et le gaz bascule vers un état aux propriétés spectaculaires, état prédit en 1925 par Einstein à partir des travaux de Bose, mais qui n'a pu être observé qu'à partir de 1995. L'exposé présentera les principes physiques à la base de la manipulation et du refroidissement des atomes. Il décrira également quelques expériences mettant en évidence les propriétés de cohérences très spéciales de ces condensats de Bose-Einstein, pour conclure sur les perspectives ouvertes par ces systèmes, aussi bien dans le domaine des mesures de haute précision qu'en physique statistique
Mot(s) clés libre(s) : basse température, boson, condensation de Bose-Einstein, échelle macroscopique, état de la matière, fermion, longueur d’onde, mécanique quantique, refroidissement laser, refroidissement par évaporation, superfluidité, supraconductivité

Après une présentation par Claude Cohen-Tannoudji des recherches en cours dans le laboratoire Kastler-Brossel, Michèle Leduc fait le point plus particulièrement sur la Condensation de Bose-Einstein d'un gaz d'hélium métastable.GénériqueImage : Claude Delhaye Son : Christian Bonnin Montage : Didier Boclet Direction de production : Catherine Balladur, assistée de Lena Delayen Remerciements : A l'ENS et toute l'équipe du laboratoire. Production : CNRS Images/media Diffusion : CNRS Diffusion-Videothéque-Photothéque Copyright 2001-CNRS Images/media
Mot(s) clés libre(s) : Chaleur Matière Condensation Bose Einstein

Une conférence d'Olivier Dulieu, chercheur au Laboratoire Aimé Cotton à Orsay. Présentation de recherches sur les atomes et molécules froids (température inférieure au milli-Kelvin). Obtention de gaz moléculaires quantiques dégénérés (condensat de Bose-Einstein moléculaire, ou gaz de fermions) et émergence d'une nouvelle « photo-physico-chimie » ultra-froide.
Mot(s) clés libre(s) : atomes froids, molécules froides, laser, refroidissement par laser, collision froide, photoassociation, condensation de Bose-Einstein, milli-Kelvin, basses températures, zéro absolu

Les lasers, le refroidissement d'atomes par laser et leurs applications (horloges atomiques ultraprécises, interférences atomiques, condensat de Bose-Einstein...) expliqués par l'équipe du prix Nobel 1997, Claude Cohen-Tannoudji.
Mot(s) clés libre(s) : laser, Claude Cohen-Tannoudji, atomes froids, horloges atomiques, interférences atomiques, condensation de Bose-Einstein