1. Voir un atome
Où l’on découvre comment apprivoiser un seul atome.
- Par Julien Bobroff
Pages 14 à 21
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- BOBROFF, Julien,
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- Bobroff, J.
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Notes
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[1]
Le piège de Paul fait depuis partie de toute une famille de pièges, aux géométries et aux principes variés. Un autre piège célèbre, celui de Penning, utilise en plus des champs électriques des champs magnétiques.
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[2]
La même idée sera également proposée pour des atomes neutres et non des ions par T. W. Hänsch et A. L. Schawlow dans un article paru au même moment.
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[3]
Le refroidissement Doppler repose sur la conservation de la quantité de mouvement. Quand le photon est absorbé par l’atome, il l’excite et lui transfère son impulsion dans le sens du rayon laser, ce qui le fait reculer. L’atome se désexcite ensuite, réémettant à son tour un photon. Il subit donc à nouveau une force de recul, mais cette fois dans une direction aléatoire. La moyenne sur un grand nombre d’atomes s’annule, de sorte que seul le premier recul en direction opposée au laser subsiste. L’effet est lié à la vitesse de l’atome. Tant que ce dernier progresse à l’encontre du rayon laser, il ressent une force visqueuse qui s’oppose à son déplacement, comme s’il avançait dans du miel. La force subie peut être considérable, des dizaines de milliers de fois plus importante que la gravité.
L’action se situe à la fin des années 1970. Deux équipes de recherche réunissent alors le nec plus ultra de la physique atomique. L’une en Allemagne, l’autre aux États-Unis, elles regroupent une dizaine de physiciens au plus, tous au sommet de leur art. Ce sont les chasseurs d’atome.
En Allemagne, Peter Toschek dirige la manœuvre. À bientôt cinquante ans, digne héritier de Wolfgang Paul, son directeur de thèse et futur prix Nobel, ce chercheur travaille à domestiquer des jets d’atomes.
Aux États-Unis, Hans Dehmelt mène la danse. Lui aussi est issu de la prestigieuse école allemande. Après avoir émigré, il a obtenu un poste à l’université de Washington. Il y a fait ses preuves en accomplissant une prouesse inouïe : capturer un électron unique, une première internationale. Un brillant chercheur post-doctorant, David Wineland, vient de le rejoindre.
Les deux clans sont prêts à relever le défi majeur du moment, capturer un atome. Que le match Allemagne-États-Unis commence !L’atome est un animal pour le moins furtif. Il ne mesure qu’un à deux dixièmes de nanomètres, un milliard de fois plus petit que le livre que vous tenez dans les mains. Un microscope optique n’a aucune chance de le repérer. Et quand bien même vous disposeriez d’une loupe magique qui grossirait un milliard de fois, ce serait peine perdue, car l’atome se déplace trop vite. Dans l’air, à nos températures, n’importe quel atome bouge sans cesse de façon erratique, tel un chien fou, à plus de 300 mètres par seconde, soit 1 000 kilomètres par heure …
Date de mise en ligne : 06/11/2025
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