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Condensats de Bose-Einstein : classiques ou quantiques ?

Frank Laloë

Mercredi 7 avril 2010

Mercredi 7 avril à 11h en salle C. Brot

La production de condensats de Bose-Einstein dans des gaz dilués ultra-froids est devenue courante dans les laboratoires, permettant de réaliser concrètement toute une série d’expériences qui restaient auparavant du domaine de la théorie. Pour finir, faut-il considérer ces condensats comme des objets ultra-quantiques, ou au contraire plutôt comme la réalisation d’un champ classique bosonique ?

D’un certain point de vue, les condensats sont effectivement plus classiques qu’un gaz non-condensé. La fonction d’onde commune de tous les atomes condensés est une sorte de réalisation de la vue initiale de Schrödinger, qui voyait la fonction d’onde comme une onde classique. La notion de phase spontanée, introduite par Anderson dans le cadre d’une brisure spontanée de la symétrie (ici, celle de conservation du nombre de particule) rapproche plus encore le champ de bosons d’un champ classique. Elle permet d’expliquer les figuers d’interférence observées au MIT par Ketterle et coll, lors du recouvrement spatial de deux condensats indépendants.

Mais ces condensats présentent également toute une série de propriétés très spécifiquement quantiques. Le cas le plus simple est donné par deux condensats (décrits par des états de Fock) tombant sur une lame semi réfléchissante, qui met en évidence un certain nombre de propriétés inexplicables pour un champ classique. Avec deux interféromètres, on peut reconstruire une situation du type Einstein-Podolsky-Rosen, qui jette un éclairage nouveau sur ce fameux argument en le transposant dans le domaine macroscopique. Des expériences mettant en lumière la non-localité quantique sont envisageables. On peut également imaginer des schémas permettant d’obtenir ce que Leggett appelle des QSMDS (quantum superposition of macroscopically distinct systems). Tous ces effets quantiques sont au delà de ce que prévoit une théorie de phase classique spontanée d’Anderson.


ps : invité par Dan Ostrowsky

Voir en ligne : http://www.lkb.ens.fr/