Seminar: ENS, Cachan
Réalisation expérimentale de la Condensation de Bose Einstein du chrome
Séminaire pour les étudiants de 1 ère et 2 ème année
La condensation de Bose Einstein est une transition de phase quantique prévue en 1925 par Albert Einstein, à partir des travaux de Satyendra Bose. Lorsque la densité dans l’espace des phases est suffisamment élevée, c’est-à-dire quand la densité du gaz est assez grande et sa température assez basse, la statistique de Bose-Einstein prévoit qu’il se produit une accumulation dans le niveau fondamental en énergie. Les atomes qui se retrouvent ainsi tous dans le même état quantique forment un nouvel état de la matière, aux propriétés très différentes de celles d’un ensemble d’atomes usuel, en particulier au niveau de la cohérence.
Depuis 1995, ces condensats sont devenus une réalité expérimentale dans le monde de la physique atomique. En utilisant de multiples techniques pour ralentir, piéger, et finalement augmenter la densité dans l’espace des phases de manière radicale – processus “d’évaporation”-, de nombreux groupes sont arrivés à condenser différents atomes (Rb, Na, Li, H, He, K, Cs, Yb, et Cr en 2005). Le chrome présente un intérêt majeur de par ses propriétés magnétiques : son moment magnétique dans l’état fondamental est six fois supérieur aux alcalins, et les interactions magnétiques entre atomes, qui sont à “longue portée” et anisotropes, font des condensats de chrome des “ferrofluides” aux propriétés nouvelles.
Si chaque atome a demandé de grands efforts expérimentaux pour arriver à la condensation, le chrome se révèle spécialement délicat. Il nous a fallu recourir à de nombreuses astuces pour exploiter sa structure atomique complexe, et obtenir la condensation d’une manière originale.
La première partie de mon séminaire sera consacrée à quelques généralités sur la condensation, et aux spécificités du chrome qui ont suscité le lancement de notre projet. Lors d’une deuxième partie je décrirai les processus de ralentissement et de piégeage que nous employons dans notre expérience. Ce sera l’occasion d’illustrer un cours de physique atomique. Je me servirai en particulier des notions d’émission stimulée – spontanée, de l’interaction moment magnétique- champ magnétique, et de la force ressentie par un dipôle électrique induit.