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condensat de Bose-Einstein

Gaz d'atomes se trouvant tous dans le même état quantique.

Le condensat de Bose-Einstein a été prévu sur le plan théorique dès 1924 par Satyendranath Bose et Albert Einstein, d'où son nom. La production au laboratoire de cet état extrême de la matière est une opération extrêmement délicate, qui exige de refroidir les atomes à des températures très proches du zéro absolu (− 273 °C environ) pour les amener dans leur état de plus basse énergie. Les premières tentatives ont été effectuées à partir de 1978 par l'Américain Daniel Kleppner, au Massachusetts Institute of Technology, avec des atomes d'hydrogène. Mais ce sont deux autres chercheurs américains, Eric Cornell et Carl Wieman, qui ont obtenu, en 1995, le premier condensat, avec des atomes de rubidium. Appliquant une technique mise au point notamment par le physicien français Claude Cohen-Tannoudji, qui consiste à refroidir les atomes au laser, ils sont parvenus à produire un condensat d'environ 2 000 atomes à 20 milliardièmes de degré seulement au-dessus du zéro absolu. Quelques mois plus tard, avec du sodium, l'Allemand Wolfgang Ketterle, indépendamment, a obtenu à son tour un condensat. Celui-ci, contenant davantage d'atomes, lui a permis de procéder à une étude plus précise du phénomène. Ces travaux ont valu à Cornell, Wieman et Ketterle le prix Nobel de physique en 2001. D. Kleppner a finalement réussi à produire un condensat d'hydrogène en 1998. En France, des condensats d'hélium ont été obtenus en 2001, presque simultanément, par les équipes d'Alain Aspect et Chris Westbrook (C.N.R.S./université Paris-Sud), et de Michèle Leduc, Claude Cohen-Tannoudji et Jean Dalibard (C.N.R.S./École nationale supérieure).

Du fait de leurs propriétés, les condensats de Bose-Einstein sont susceptibles d'avoir dans l'avenir des applications révolutionnaires, dans des domaines tels que la métrologie, l'électronique, l'aéronautique et l'espace, l'armement, etc. On espère notamment réussir à exploiter et à canaliser l'énergie qu'ils renferment pour réaliser des lasers dont les rayons seraient composés d'atomes au lieu de photons. Ces nouveaux dispositifs autoriseraient la réalisation d'horloges atomiques et de gyromètres ultraprécis, la gravure très fine de composants sur des puces électroniques, etc.