Les condensats de BOSE - EINSTEIN ou la curieuse aptitude des atomes ..à se grouper..au pas cadencé !!

Mes lecteurs ( du moins les plus fidèles)savent que diverses théories sont actuellement  à la recherche  d’une justification PLUS PROFONDE   des « règles » de  la mécanique quantique .La période «  tais-toi et calcule puisque ça marche ! » initialisée par l’école de COPENHAGUE  est devenue insupportable à certains ……Plusieurs voies s’offrent théoriquement à nous et me situant pour aujourd’hui en dehors de la théorie quantique des champs ( QFT) je vous en ai esquissé d’autres approches ……L’une d’elle dérive des théories de BOHM   sur la relation continue et  profondément insécable  des propriétés de l’UNIVERS …..Or il est profondément insatisfaisant pour un physicien théoricien  de constater que  suivant l’échelle que l’on se choisit , on se voit contraint de se définir une prépondérance soit des interactions surtout gravitationnelles pour un espace  courbe macroscopique et cosmique  , soit des interactions de type quantique  pour un espace plat  et une échelle microscopique  , moléculaire et atomique ……Bien entendu  quelques théoriciens ont cherché par une extension dite de « la loi de relativité d’échelle » étendue à un monde fractal ( LAURENT NOTTALE de L’OBSERVATOIRE DE MEUDON  par exemple ) à concilier ces «  modes qui s’interpénètrent ».  D’autres, encouragés par une philosophie et même une science mathématique qui refuse les propriétés du « rien » , du «  néant » , du vide absolu  , du zéro  etc. ….. ont proposé d’autres pistes ….Notamment l’appel à la continuité du Réel  en dessous des dimensions de PLANCK  (lesquelles semblent pourtant dresser alors devant nous un mur infranchissable  à toute connaissance des lois de la Physique)…. C’est pourquoi le subquantique, la description de ses propriétés, les causes de ses lois  commencent à attirer l’intérêt des chercheurs …Mais comment alors réussir à en discerner quelques caractéristiques et surtout chercher leur influence  dans l’échelle quantique ? Où aller  trouver des indices ? .Aujourd’hui dans cet ordre d’idées  là  je vous soumets  la proposition d’étudier les très rares auteurs qui ont bien voulu oser aborder le sujet subquantique  et je cite les références Google :

1 : « le paradigme du sub quantique » par ALXANDER S. ZAZERSKY (1998)

2 : «  le planktron , une particule subquantique » , le blog de JEAN TERRIER

3 : « le modèle OSCAR »   de  DOMINIQUE MAREAU

Et je vais traiter pour commencer des propriétés des condensats de  BOSE- EINSTEIN qui servent de supports à ce dernier auteur

1 :PETIT HISTORIQUE A L’INTENTION DES CANDIDES PARMI MES LECTEURS !

Un condensat de Bose-Einstein ( un  BEC ) est un état formé de bosons ( particules de spins entiers) à une température suffisamment basse, et caractérisé par une fraction importante d'atomes dans l'état quantique de plus basse énergie (état fondamental). Ce phénomène a été prédit en 1925 par Albert Einstein qui a généralisé au cas des atomes les travaux de Satyendra Nath Bose sur les statistiques quantiques des photons.Vous me direz : «  Ou trouvez-vous ces petites bêtes là ? » Et bien, l’atome de l’hélium 4 en est un exemple ; additionnez les spins demi-entiers  ( avec leur signe) de TOUS ses composants ( 2 protons , 2 neutrons et 2 électrons  de spins opposés) et vous trouverez une valeur entière.

La manifestation de sa capacité à fabriquer des  BEC   a pris longtemps  pour être mise en évidence

Le premier condensat gazeux a été produit en effet seulement en 1995 par Eric Cornell et Carl Wieman, ouvrant la voie à l'étude des gaz atomiques ou rares dilués ultrafroids et leur offrant le prix Nobel de physique en 2001.On associe  à cet état quantique de particules du type » moutons de Panurge très frigorifiés et marchant d’un même pas  »  des propriétés  thermodynamiques très particulières ( la superfluidité) et notamment  c’est  London qui remarqua que la température de la transition superfluide de l'hélium 4 (2,2 K) est du même ordre de grandeur que la température de condensation de Bose-Einstein pour un gaz parfait qui serait de même densité que l'hélium liquide (3,2 K), et c est lui qui eut  l’ intuition que les deux phénomènes étaient liés.

VOIR MA PHOTO

2 :LES DERNIERS FAITS EXPERIMENTAUX ET LES EXTENSIONS DE LA THEORIE

Je vous avouerai qu on se montre actuellement un tout petit peu moins exigeant pour réaliser de telles condensations : On a depuis découvert qu'à très basse température, environ 10 % des atomes occupent un même état quantique, formant effectivement un condensat ;De plus il a été montré expérimentalement, en particulier pour les atomes froids dans les pièges très anisotropes (systèmes à basses dimension) que la condensation peut avoir lieu sur plusieurs états quantiques proche de l'état fondamental, ce qui se caractérise notamment par une décroissance de la longueur  cohérente du condensat. Afin de pouvoir étudier et exploiter plus simplement le phénomène, on a cherché à l'observer pour des systèmes très dilués, plus proches du gaz parfait  que les condensats d helium….

L'observation expérimentale des condensats a été possible grâce au développement des techniques de refroidissement d'atomes par laser ; c’est un français: Claude Cohen-Tannoudji qui avec Steven Chu et William D. Phillips a reçu précisément le Prix Nobel de physique pour une méthode permettant de ralentir et d’isoler des atomes par laser.

Les très basses températures atteintes ont permis d'atteindre le régime de condensation pour des gaz suffisamment dilués pour que les interactions ne masquent pas le phénomène. En 1995, une équipe du laboratoire NIST/JILA (Boulder, Colorado, États-Unis), dirigée par Eric Cornell et Carl Wieman, est parvenue à obtenir pendant quelques secondes un condensat de Bose-Einstein ; il était constitué de quelques milliers d’atomes de rubidium pré-refroidis par laser, puis refroidis plus avant par « évaporation » dans un piège magnétique. La température du gaz était alors de l'ordre de 100 nK.

En France , les Condensats de Bose-Einstein sont l’un des sujets favoris du Laboratoire Kastler-Brossel  . Je vous donne ci-après les dernières nouvelles par un copier –coller d une publication  CNRS / « le Laboratoire de spectrométrie physique (LSP)2 à Grenoble, vient de réaliser un véritable exploit : en utilisant des polaritons, des particules composites observées dans les semi-conducteurs, les chercheurs sont en effet parvenus à créer un BEC à la température étonnamment « élevée » de 20 kelvins (– 253 °C). ………..Ces particules dont la durée de vie est de l'ordre de la picoseconde4 se forment lorsque les excitons d'un semiconducteur s'associent avec les photons enfermés entre les deux miroirs d'une microcavité. « Comme ils contiennent un photon, les polaritons sont des particules particulièrement peu massives, détaille Daniel Le Si Dang, directeur de recherche CNRS au LSP. Ils sont donc susceptibles de former un BEC à relativement haute température. » Ne restait plus qu'à créer et à observer un condensat avec ces particules, ce qui est désormais chose faite. »

A suivre