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9 octobre 2001

L’Académie Royale des Sciences de Suède a décidé d’attribuer le Prix Nobel de Physique pour l’année 2001 conjointement à

Eric A. Cornell
JILA et National Institute of Standards and Technology (NIST), Boulder, Colorado, USA,

Wolfgang Ketterle
Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, USA, et

Carl E. Wieman
JILA et University of Colorado, Boulder, Colorado, USA,

”pour la réalisation de la condensation Bose-Einstein dans des nuages gazeux d’atomes alcalins, ainsi que pour des études pionnières fondamentales sur les propriétés du condensat”.

Découverte d’un nouvel état de la matière: le condensat de Bose-Einstein

Un rayon laser se différencie du faisceau d’une simple lampe de poche de plusieurs manières: les particules de lumière, les photons, du laser possèdent la même énergie et leur comportement ondulatoire est collectif. Pour les chercheurs, contraindre la matière à ce comportement maîtrisé a longtemps constitué un défi que les lauréats du Prix Nobel de physique de l’année ont réussi à relever: ils ont fait “chanter à l’unisson” des atomes, découvrant ainsi un nouvel état de la matière appelé condensat de Bose-Einstein (BEC).

Le physicien indien Bose réalisa en 1924 des calculs théoriques majeurs sur les photons. Il communiqua ses résultats à Einstein qui développa la théorie en l’appliquant à un certain type d’atomes. Selon les prévisions d’Einstein, le refroidissement d’un nuage gazeux de ces atomes pouvait les amener à tous s’effondrer dans l’état de plus basse énergie. Ce processus, s’apparentant à la formation des gouttes de liquide dans un gaz, fut baptisé condensation.

Il fallut attendre près de 70 ans pour des chercheurs, les lauréats du Prix Nobel de l’année, parviennent en 1995 à produire cet état extrême de la matière. Cornell et Wieman obtinrent un condensat pur d’environ 2 000 atomes de rubidium à 20 nK (nanokelvins), c’est-à-dire à 0,000 000 02 degrés au-dessus du point zéro absolu.

Indépendamment des travaux de Cornell et Wieman, Ketterle réalisa une expérience comparable sur des atomes de sodium. Contenant davantage d’atomes, les condensats obtenus permettent une étude plus précise du phénomène. En observant l’interaction de deux BEC séparés en cours d’expansion, il fut possible d’identifier des effets d’interférence très nets, comparables à ceux des rides que provoque sur l’eau la chute simultanée de deux pierres. Cette expérience montra que les condensats étaient composés d’atomes se comportant collectivement. Ketterle réussit également à générer un rayon de petites ”gouttes de BEC” formées par gravitation, une première phase dans la création d’un ”rayon laser” composé de matière au lieu de photons.

Il est intéressant de spéculer sur les domaines d’application de la BEC. Grâce à cette technique, la nouvelle maîtrise de la matière ouvre la voie à des applications révolutionnaires dans les secteurs tels que ceux de la mesure de précision et de la nanotechnologie.

Wolfgang Ketterle, 43 ans, est né en 1957 à Heidelberg en Allemagne (de nationalité allemande, domicilié aux USA). Doctorat de physique en 1986 à la Ludwig-Maximilians-Universität München et au Max-Planck-Institut für Quantenoptik à Garching. Professeur au MIT (Massachusetts Institute of Technology) à Cambridge au Massachusetts.

Carl E. Wieman, 50 ans, est né en 1951 à Corvallis en Oregon (de nationalité américaine). Doctorat de physique en 1977 à Stanford University. Professeur de physique à University of Colorado à Boulder, Colorado.

Montant du Prix: 10 millions de couronnes suédoises à partager également entre les lauréats

Chargée de presse: Eva Krutmeijer, tél. +46 8 673 95 95, +46 709 84 66 38, [email protected]