Accéder à la version éduthèque

Aller sur le site ina.fr (ouvre une nouvelle fenêtre)
Retourner à l'accueil - Jalons version découverte
CONNEXION
  1. Revenir à l'accueil
  2. Vidéos
  3. Le laser et la physique des particules
IMPRIMER
8 avr.
2001

Le laser et la physique des particules

  • Notice
  • Éclairage
  • Transcription

Notice

Résumé

Ce reportage est centré sur « le laser à atomes », mis au point par le laboratoire d'Orsay, qui peut avoir une précision de l'ordre du nanomètre. Il nous montre comment la recherche fondamentale en physique des particules, tout en s'intéressant aux états de la matière et en expérimentant à l'aide de lasers très performants, peut aboutir à des avancées technologiques majeures.

Type de média :

-

Date de diffusion :

08 avr. 2001

Source :

Référence :

05702

Thèmes

Lieux

Personnalités

Éclairage

Contexte historique

Le laser est au début du XXIe siècle utilisé dans le monde entier dans des domaines très différents allant des lecteurs de DVD ou lecteurs de codes barres des caisses de supermarché, à la chirurgie oculaire où son utilisation quasi généralisée a transformé des opérations délicates en opérations rapides et peu intrusives. Il est aussi utilisé dans des domaines moins connus du grand public, comme par exemple, l'expérimentation en physique des particules pour confiner des atomes dans un état déterminé. Le laser à atomes en est lui à ses premières expérimentations.

Le LASER, acronyme de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ou en français amplification de la lumière par émission stimulée du rayonnement, a été développé dans les années 1960 (voir le document Le laser à gaz carbonique) mais son principe de fonctionnement est basé sur le phénomène d'émission stimulée qui a été décrite par Einstein dès 1917 ; c'est donc un pur produit de la théorie quantique. Ces lasers sont des lasers que l'on qualifiera « de lumière » ou « à photons » en opposition au laser à atomes. Le laser est une source de lumière cohérente dans laquelle les photons qui sont émis ont tous les mêmes caractéristiques, ce qui permet d'obtenir un faisceau d'une seule couleur qui se propage en ligne droite, sans s'élargir.

A la base d'un laser à atomes, il y a un condensat de Bose-Einstein , c'est-à-dire le résultat d'une condensation de Bose-Einstein dont la théorie date de 1925. Le premier condensat de Bose-Einstein est obtenu en 1995 car les problèmes techniques à surmonter sont nombreux pour arriver à faire atteindre aux atomes d'Hélium cet état de la matière : une température proche du O°K soit -273°C et des atomes d'Hélium freinés dans leur course par un piège constitué de lasers et d'aimants.

En février 2001, c'est le laboratoire d'Optique de la faculté d'Orsay qui réussit à mettre au point le premier laser à atomes.

Éclairage média

Dès le lancement plateau, la journaliste Béatrice Schönberg nous précise que le sujet va être ardu, mais que des applications intéressantes sont envisagées. Nous sommes quelques semaines après l'exploit du laboratoire d'Optique d'Orsay qui a réussi à obtenir un faisceau laser à partir d'un condensat de Bose-Einstein et ce une semaine avant le grand laboratoire Alfred Kastler de l'Ecole Normale Supérieure. Le journaliste équilibre d'ailleurs le reportage en commençant par évoquer les 3 prix Nobel de physique du laboratoire de Normale Sup : celui d'Alfred Kastler en 1966 pour le pompage optique qui a contribué à l'invention du laser, celui de Claude Cohen-Tannoudji en 1997 pour ses travaux sur le refroidissement des atomes et en particulier le confinement électromagnétique et celui de Serge Haroche en 2012 pour ses travaux sur les systèmes quantiques individuels.

Puis nous entrons dans le laboratoire et c'est dans un enchevêtrement de câbles et d'appareils que le journaliste nous présente le sujet sur un nouvel « état de la matière » . Il est assez surprenant que le nom de condensat de Bose-Einstein ou de mécanique quantique ne soit jamais cité dans ce reportage, tout juste parle-t-il du plus connu des physiciens, Einstein, sans citer le nom du physicien indien Satyendranath Bose auquel cet état est associé.

Le reportage se poursuit par une interview de Chris Westbrook, directeur de recherche au laboratoire Charles-Fabry de l'institut d'optique du CNRS et de l'Université Paris Sud (Orsay), où il explique avec des mots simples et précis la manière dont les atomes se comportent à très basse température. Il peut être intéressant de remarquer que la science se fait à un niveau international et que ce directeur de recherche du CNRS qui travaille en France a un léger accent lorsqu'il parle le français. Il utilise les mots « ondes » et « particules » mais là encore il ne parle ni de condensat de Bose-Einstein ni de physique quantique. A la suite de ce reportage, une animation très didactique nous permet de bien visualiser le comportement des atomes et le principe du laser à atomes comparé au laser classique.

Puis on revient vers le laboratoire d'Alfred Kastler avec un doctorant qui reprend l'explication et une intervention de Michèle Leduc, directrice de recherche CNRS à l'Ecole Normale Supérieure, qui donne les applications possibles de ces nouveaux lasers et en particulier la nano-gravure qui utilise le fait que ces lasers sont extrêmement précis. Le tableau blanc situé derrière elle, littéralement rempli d'équations dans tous les sens est assez remarquable, un vrai tableau de chercheur ou tout au moins l'image que le grand public s'en fait !

Comme le grand physicien et pédagogue Richard Feynman l'a affirmé « Je crois que je peux me risquer à dire que personne ne comprend la mécanique quantique ». Il est difficile d'évoquer la physique quantique à la télévision, et pourtant, sans la nommer, c'est cette physique quantique compliquée qui trouve ici une illustration compréhensible.

Transcription

Sur les mêmes thèmes

Date de la vidéo: 05 oct. 1950

Durée de la vidéo: 01M 41S

Le microscope électronique

Date de la vidéo: 21 janv. 1975

Durée de la vidéo: 03M 55S

Alfred Kastler, prix Nobel de physique 1966

Date de la vidéo: 17 nov. 1977

Durée de la vidéo: 03M 26S

Diabète et ophtalmologie : le laser pour les rétinopathies

Date de la vidéo: 03 févr. 1966

Durée de la vidéo: 03M 31S

Le laser à gaz carbonique

Sur les mêmes lieux

Date de la vidéo: 20 sept. 1962

Durée de la vidéo: 04M 52S

Allocution du général de Gaulle du 12 septembre 1962

Date de la vidéo: 17 nov. 2005

Durée de la vidéo: 03M 35S

Les émeutes dans les banlieues françaises en 2005

Date de la vidéo: 24 juin 1954

Durée de la vidéo: 32S

Le ministère Mendès France

Date de la vidéo: 23 avr. 2012

Durée de la vidéo: 01M 34S

Les résultats du premier tour de l'élection présidentielle de 2012

Sur les mêmes personnes

Date de la vidéo: 21 janv. 1975

Durée de la vidéo: 03M 55S

Alfred Kastler, prix Nobel de physique 1966

Date de la vidéo: 15 mai 1968

Durée de la vidéo: 09M 56S

La révolte étudiante au quartier latin en mai 1968

Date de la vidéo: 21 janv. 1975

Durée de la vidéo: 03M 55S

Alfred Kastler, prix Nobel de physique 1966

Date de la vidéo: 03 févr. 1966

Durée de la vidéo: 03M 31S

Le laser à gaz carbonique

Pied de page

Retourner à l'accueil

Fresques INA©2019Ministère de l'Éducation nationaleGalaxie INADécouvrez les autres fresques

Les liens utiles

  • Qu'est-ce que Jalons ?
  • Crédits
  • Partenaires
  • Historique des sources
  • Mentions légales
  • CGU
  • Contact
  • FAQ
  • Déclaration de conformité
  • Charte pour la vie privée
  • Plan du site

Suivez-nous

  • Page Facebook de l'INA (nouvelle fenêtre)
  • Page Twitter de l'INA (nouvelle fenêtre)
  • Page Instagram de l'INA (nouvelle fenêtre)

TOUS DROITS DE REPRODUCTION ET DE DIFFUSION RESERVES ©2019 INSTITUT NATIONAL DE L'AUDIOVISUEL