Les condensats à l'approche du zéro absolu
Les condensats de Bose-Einstein se forment à proximité du zéro absolu, la température la plus basse possible. Ils représentent la manifestation d'un effet quantique à l'échelle macroscopique, apportant un excellent environnement pour explorer le monde quantique. Lorsque tous les atomes ne sont pas dans cet état d'équilibre mais à une température très proche, le système ne contient qu'une partie de matière condensée. Un tel système exhibe une dynamique complexe, qui dépend des fluctuations de l'état quantique autour de l'état condensé. Les scientifiques du projet NUM2BEC («Number conserving approaches to Bose-Einstein condensates»), financé par l'UE, ont cherché à approfondir la compréhension du phénomène. Ceci permettrait de concevoir des interféromètres non linéaires (utilisant les interférences entre les ondes pour mesurer les distances) plus sensibles et d'une grande exactitude. On dispose de descriptions mathématiques bien établies pour le comportement des condensats de Bose-Einstein au zéro absolu, mais leur description au-dessus de cette température reste un difficile problème théorique. C'est notamment le cas lorsque des particules sont éjectées du condensat (la déplétion quantique du condensat) à cause de facteurs externes. L'équipe a défini les équations de mouvement décrivant la dynamique couplée du condensat et des autres parties, convenant parfaitement à de tels systèmes. Elle a montré que les fonctions qualitatives de la dynamique du système restent les mêmes au zéro absolu ou au-dessus. Ces résultats ont été publiés. Les scientifiques ont aussi conçu des modèles de condensats à N composants constitués de différents états, isotopes ou espèces atomiques. À nouveau, en séparant les opérateurs de champ entre la partie condensat ou non de chaque composant, les chercheurs ont pu obtenir des équations dynamiques auto-cohérentes du comportement de chaque composant. Ce travail, particulièrement difficile, a conduit à trois publications dans des revues révisées par des pairs. Les algorithmes de NUM2BEC décrivant le comportement complexe de condensats de Bose-Einstein hors de l'équilibre à proximité du zéro absolu ont apporté d'importantes informations qui devraient aider les chercheurs à contrôler de tels systèmes. Ce contrôle est la clé de meilleures expériences, avec des résultats interprétables. À partir de ces résultats, la recherche se poursuit vers la conception d'interféromètres non linéaires, et les objectifs semblent réalisables.