Le Nobel de physique aux piégeurs d'atomes   Le prix Nobel de physique récompense cette année les Américains Steven Chu (université de Stanford, Californie) et William Phillips (Institut national des Standards et Technologies de Gaithersburg, Maryland) et le Français Claude Cohen-Tannoudji (École normale supérieure de Paris et Collège de France) pour leurs travaux sur le refroidissement et le piégeage d'atomes par lumière laser.

Steven Chu PHOTO: © AFP/JOHN G.MABANGALO/JGM/SB "Mon prix n'est que le fruit des efforts menés par ceux qui ont reconstruit l'école de physique en France au lendemain de la guerre", nous a déclaré avec humilité Claude Cohen-Tannoudji, le nouveau Nobel. Rappelons que le lauréat, professeur au Collège de France, a travaillé avec les fondateurs de son laboratoire, Jean Brossel et Alfred Kastler, prix Nobel en 1966. C'est en effet dans le Laboratoire Kastler-Brossel (LKB) que Claude Cohen-Tannoudji a fait toute sa carrière de chercheur. Après les prix Nobel de Pierre-Gilles de Gennes en 1991 et celui de Georges Charpak en 1992, c'est donc désormais prouvé : la matière grise et physicienne française est continue. Michèle Leduc, directrice du LKB, nous présente ainsi les trois lauréats: "Claude, c'est le théoricien des interactions de la lumière laser avec les atomes de la matière; Bill, c'est l'auteur de la première expérience de ralentissement d'un jet d'atomes par un faisceau laser se propageant en sens contraire; et Steven, lui, est l'auteur de la première expérience de piégeage par lumière laser, de la première mélasse optique." Claude Cohen-Tannoudji PHOTO: © AFP/ERIC FEFERBERG/se A température ambiante, les atomes d'un gaz sont des êtres agités. Ils filent à la vitesse de 4000 km/h. Si on refroidit le gaz, on peut ralentir la vitesse de ses atomes. Mais problème: le gaz se condense, devient liquide puis solide et l'étude des atomes devient complexe. Pour obtenir un gaz à des températures extrêmement basses, les Nobel ont eu l'idée de tirer sur les atomes avec les photons d'une lumière laser. Chaque photon du faisceau laser, interagissant avec un atome, lui communique un mouvement de recul analogue à celui d'un canon après un tir d'obus. Si le tir est nourri, l'atome est ralenti et, avec six faisceaux laser tirant dans les trois directions de l'espace, il peut être capturé, englué dans une véritable "mélasse optique". La vitesse des atomes tombe alors aux alentours de 99 cm/s. La température de ce milieu confiné devient extrêmement basse, de l'ordre de quelques dix millionièmes de degré Kelvin. Rappelons que la température ambiante est de l'ordre de 300 degrés Kelvin. William D.Phillips PHOTO: © AFP/HECTOR/MATA/hmb/sb Même fortement ralentis, les atomes peuvent encore s'échapper de la mélasse optique. Pour véritablement les piéger, il fallait leur communiquer une force de rappel afin de les ramener au centre de la mélasse. Le piège magnéto-optique fut imaginé par Jean Dalibard*, proche collaborateur du nouveau Nobel au LKB, et fut réalisé en 1987. Mais, piéger les atomes, à quoi cela peut donc bien servir? Tout d'abord à mieux mesurer le temps. Or les atomes ultra-froids se laissent observer sur des durées cent fois plus longues, permettant ainsi aux physiciens d'effectuer des mesures cent fois plus précises, et d'améliorer la précision des horloges atomiques. Les pièges à atomes ouvrent un nouveau champ d'étude: l'optique atomique. Il s'agira de refaire avec les ondes atomiques ce que l'on sait faire avec les ondes lumineuses. Avant de quitter le 24, rue Lhomond, voici la dernière confidence recueillie auprès de quelqu'un préférant rester anonyme: "Tout à fait entre nous, on avait un peu peur que le Nobel aille à des physiciens comme, par exemple, Ketterle du MIT à Boston ou Weiman et Cornell à Boulder, au Colorado. Ils font partie de la jeune génération de physiciens, les pères des condensats de Bose-Einstein, ce nouvel état de la matière qui découle des travaux menés par la génération de Claude et qui a fasciné récemment le monde des physiciens de l'atome". Ouf, l'horloge d'attribution des prix de l'Institut Karolinska de Stockholm ne s'est pas emballée! Affaire à suivre: rendez-vous en octobre de l'année prochaine. * REMY BRUCKERT

* Jean Dalibard, manipulateur d'atomes, film de 7 mn, réalisé par J.-O. Baruch et J.-C. Monferan, 1992.

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Rendez-vous dans l'espace vidéo de la salle Science Actualités pour écouter l'entretien que Claude Cohen-Tannoudji a bien voulu nous accorder après l'obtention de son prix Nobel.