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Physique: des pièges à particules récompensés par le Nobel

09/10/2012 02:13 EDT | Actualisé 09/12/2012 05:12 EST

STOCKHOLM/PARIS (Sipa) — Piéger des grains de lumière sans les détruire, offrant ainsi de nouveaux moyens d'expérimenter les lois étranges de la physique quantique: cet exploit vaut au physicien français Serge Haroche, du Collège de France, de recevoir le prix Nobel de physique 2012. Il le partage avec l'Américain David Wineland, du NIST (National Institute of Standards and Technology) et de l'Université du Colorado, qui travaille lui aussi sur les interactions entre la lumière et la matière.

"Je suis très content de partager ce prix Nobel avec David Wineland, c'est un ami et un collègue avec lequel nous avons des relations depuis longtemps", a confié le physicien français lors d'une conférence de presse au Collège de France mardi après-midi. M. Haroche s'est dit "très surpris et très heureux" de recevoir ce prix.

Avec son équipe du laboratoire Kastler-Brossel (CNRS/Ecole Normale Supérieure/Collège de France) à Paris, Serge Haroche a mis au point une cavité qui piège les photons. Dans cette "boîte" composée de deux miroirs supraconducteurs refroidis à près de -273 , les particules de la lumière rebondissent contre ces parois ultra réfléchissantes au lieu de disparaître en étant absorbées.

Ce piège permet aux chercheurs de conserver un nombre déterminé de photons, de les compter et de les étudier pendant un dixième de seconde le temps pour un photon de faire le tour de la Terre!

"Je tiens à dire que ce prix le fruit d'un travail d'équipe que je poursuis depuis longtemps avec Jean-Michel Raimond et Michel Brune", a déclaré Serge Haroche. "C'est aussi un travail qui vient d'une longue tradition de l'optique dans ce laboratoire: avant moi il y a eu le prix Nobel de Claude Cohen-Tannoudji en 1997 et avant lui encore celui d'Alfred Kastler en 1966. C'est une filiation que je revendique".

"L'équipe de David Wineland est le miroir de la nôtre", a expliqué Serge Haroche. Alors que l'équipe française piège les photons et utilisent des atomes pour les étudier, le laboratoire de David Wineland, du NIST (National Institute of Standards and Technology) et de l'Université du Colorado, utilise la lumière pour contrôler des ions - des atomes qui possèdent une charge électrique.

Le piège à ions de Wineland utilise des champs électriques pour suspendre des atomes dans le vide et des lasers pour les refroidir. Ces tactiques subtiles sont nécessaires pour travailler avec les lois contre-intuitives de la physique quantique. A l'échelle des particules isolées, un objet peut exister dans plusieurs états différents à la fois. Cependant le fait de l'observer ou de le mesurer lui fait perdre cette fragile propriété quantique et le contraint à choisir l'un des états.

Ce concept est décrit par l'expérience du chat d'Erwin Shrödinger: enfermé dans une boîte, le chat est à la fois mort et vivant. Si un observateur ouvre le couvercle, il verra soit un chat mort, soit un chat vivant. Grâce aux dispositifs expérimentaux développés par Serge Haroche et David Wineland, ces systèmes quantiques peuvent désormais être observés sans perdre leurs étranges propriétés.

D'ores et déjà, ces recherches ont permis d'améliorer la précision des horloges optiques, qui pourraient à terme remplacer les horloges atomiques qui servent à définir la seconde de référence depuis les années 70. Ces travaux posent aussi les bases de l'ordinateur quantique, qui n'utilisera plus de puces de silicium mais mettra à profit la superposition des états.

"Si vous posez la question à David Wineland, qui travaille sur l'information quantique, il se montrera plus enthousiaste que moi. Il pense que l'ordinateur quantique verra le jour dans un avenir raisonnable, moi je suis plus sceptique " a commenté Serge Haroche.

Interrogé sur les retombées de son prix Nobel, Serge Haroche a précisé qu'il n'avait pas de revendications pour lui-même ou son groupe, qu'il estime déjà " privilégié " Il espère cependant pouvoir peser en faveur d'une simplification du système actuel de la recherche.

"Il est important d'attirer des jeunes vers des carrières qui leur permettent de vivre de façon normale et de poursuivre leurs recherches dans des conditions optimales. Pour cela il faut alléger les procédures, réduire la bureaucratie, diminuer les tracasseries administratives et créer un système dans lequel on leur fera enfin confiance"

"C'est une fierté pour notre pays. Et une grande satisfaction pour toute la recherche française " a écrit le président de la République François Hollande dans son message de félicitations à Serge Haroche.

Serge Haroche, né en 1944 à Casablanca (Maroc), oncle du chanteur Raphaël, dirige le groupe d'électrodynamique des systèmes simples au sein du laboratoire Kastler Brossel. Il est professeur au Collège de France depuis 2001.

Médaille d'or du CNRS en 2009, Serge Haroche est le cinquième physicien français à recevoir un prix Nobel en onze ans seulement, après Pierre-Gilles de Gennes en 1991, Georges Charpak en 1992, Claude Cohen-Tannoudji (son directeur de thèse) en 1997 et enfin Albert Fert en 2007.

cdu/mw

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