COLLOQUIUM 2013

- Campus Jussieu

Le colloquium Pierre et Marie Curie présente des exposés consacrés à la physique contemporaine et aux disciplines connexes. Ces exposés sont destinés à tous les étudiants et à tous les enseignants et chercheurs mais plus particulièrement aux étudiants de master et aux étudiants en thèse. Les exposés ont lieu soit en français soit en anglais.

Le photon d’Einstein et l’atome de Bohr revisités par l’électrodynamique quantique en cavité


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Résumé

Le modèle de Bohr de l’atome d’hydrogène a cent ans cette année. Huit ans après la quantification de la lumière par Einstein et son introduction du concept de photon, le jeune physicien Danois annonçait en 1913 que la matière elle aussi obéissait à la physique des quanta. Il postulait que dans l’atome d’Hydrogène, seules certaines orbites, correspondant à des énergies et à des rayons discrets, étaient autorisées. Il ajoutait que l’émission et l’absorption de la lumière par l’atome s’effectuait par sauts quantiques entre ces orbites discrètes, et que ces sauts, qui survenaient à des instants imprévisibles, étaient accompagnés de l’apparition ou de la disparition des quanta de lumière dont Einstein avait prédit l’existence.
Depuis, la théorie quantique s’est considérablement précisée et sophistiquée, mais ces concepts centenaires ont gardé une remarquable validité. Les expériences d’électrodynamique quantique en cavité que nous réalisons au Laboratoire Kastler-Brossel sur des atomes de Rydberg circulaires interagissant avec des photons piégés dans des cavités supraconductrices illustrent de façon très simple les idées de Bohr et d’Einstein. Les atomes que nous utilisons obéissent au modèle de Bohr et les photons que nous détectons sans les détruire grâce à ces atomes se comportent comme les photons qu’Einstein s’imaginait pouvoir piéger et compter dans une boîte. On peut ainsi considérer ces études comme la réalisation de certaines des expériences de pensée que ces fondateurs de la théorie quantique avaient imaginées, tout en pensant qu’elles resteraient à jamais virtuelles. Je décrirai ces expériences de contrôle et de manipulation de photons par des atomes en montrant qu’elles illustrent les principes de la physique quantique et qu’elles pourraient un jour conduire à des applications intéressantes pour le traitement quantique de l’information.


Orateur(s) : Serge Haroche, Professeur, Laboratoire Kastler Brossel de l’Ecole Normale Supérieure, et Collège de France. Prix Nobel de Physique 2012
Public : Tous
Date : 5 novembre 2013
Lieu : Campus Jussieu