Quantique - doc

Le 5ème état de la matière

Condensat de Bose Einstein : le gaz parfait ?

La condensation de Bose-Einstein est l’apparition d’un état particulier d’un gaz quantique à très basse température.

Prédite en 1924 par Einstein suite à un travail du physicien indien Bose, elle repose sur le principe selon lequel des bosons (particules de spin entier) peuvent occuper le même état quantique, contrairement aux fermions qui suivent le principe d’exclusion de Pauli. Plus précisément, ce qu’Einstein a découvert, c’est que pour un gaz de bosons donné, il existe une température critique en dessous de laquelle un nombre macroscopique des particules quantiques peuplent l’état de moindre énergie, formant un « condensat de Bose-Einstein ».

Dans un tel état, toutes les particules perdent leur individualité et le condensat doit être décrit dans son ensemble comme un objet quantique macroscopique. En particulier, l’aspect ondulatoire de la matière (cf la dualité onde-corpuscule quantique) devient visible à grande échelle, comme c’est également le cas dans un superfluide, le superfluide étant toutefois différent d’un condensat de Bose-Einstein du fait des fortes interactions entre ses constituants.

La première observation de la condensation de Bose-Einstein d’un gaz atomique a eu lieu en 1995, suite au travail d’Eric Cornell et Carl Wieman qui refroidirent un gaz de rubidium à des températures inférieures à 170 nanokelvins. Cette expérience leur valut de partager le Prix Nobel de physique 2001 avec Wolfgang Ketterle.

La méthode scientifique par Nicolas Martin

Frédéric Chevy
Physicien, maître de conférences au département de physique de l’ENS

Sébastien Balibar
chercheur au département de Physique de l’École Normale Supérieure de Paris, membre et délégué de la section de physique de l’Académie des sciences

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