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Claude Cohen Tannoudji

Prix Nobel en 1997 pour le ralentissement et le piégeage des atomes par la lumière laser.

Ses travaux sont à la source des recherches actuelles de l'IFRAF.



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Les gaz quantiques

Les atomes refroidis à des températures ultra basses sont soit des bosons soit des fermions. Dans les deux cas les tendances les plus prometteuses consistent à insérer ces gaz froids dans des potentiels périodiques créés par des ondes stationnaires lumineuses.

On réalise ainsi des systèmes modèles pour la matière condensée : les atomes fermioniques ainsi piégés présentent beaucoup d’analogie avec les électrons dans un cristal par exemple, avec cet avantage que les paramètres des réseaux optiques avec les atomes froids sont modifiables à volonté et qu’on a des méthodes subtiles pour modifier, avec des champs magnétiques, les interactions entre les atomes. On peut de plus choisir la géométrie de ces réseaux (cubiques, hexagonaux, avec une maille de taille variable) et surtout on peut travailler en dimension 2 (les « crêpes » d’atomes froids).

Ces systèmes modèles pour la matière condensée seront certainement très étudiés dans le futur, tant par les expérimentateurs que par les théoriciens. De nouvelles phases sont prédites et devraient être observées. On espère à terme une meilleure compréhension de phénomènes comme la superfluidité et la supraconductivité, ou encore l’apparition du ferromagnétisme et de l’anti-ferromagnétisme.

Une autre voie d’études se branche sur les gaz quantiques : celle des molécules ultra-froides, qui est en développement rapide depuis quelques années. En effet, si l’on ne peut pas refroidir directement des molécules par interaction avec de la lumière laser comme on le fait pour les atomes, il y a deux autres méthodes possibles :l’une est de partir de 2 ou 3 atomes froids entrant en collision, en général assistée par laser, et former ainsi des dimères ou trimères dans l’état fondamental ; l’autre est de ralentir puis piéger des molécules plus complexes en utilisant des techniques issues de la physique nucléaire (gradients de forts champs électriques ou magnétiques). Les molécules froides ainsi produites ouvrent un nouveau domaine pour la chimie avec la possibilité d’un contrôle sans précédent sur les paramètres des échantillons.