Caractériser la collision de nuages d'atomes
Les condensats de Bose-Einstein représentent un cinquième état de la matière, qui s'ajoute aux phases solides, liquides, gazeuses et plasma. Ces nuages d'atomes ultrafroids sont ce qu'il y a de plus froid dans l'univers. Un tel condensat se forme lorsque des atomes indépendants, refroidis à une température proche du zéro absolu, se regroupent pour former une seule entité de mécanique quantique. Cet ensemble d'atomes se comporte alors comme une seule onde de matière cohérente, dotée de propriétés remarquables. Einstein avait prévu en 1924 l'existence de cet état de la matière, à partir des formules de Bose, un scientifique indien. Cependant, il a fallu attendre 1995 pour que des scientifiques obtiennent le premier condensat, ce qui leur a valu le prix Nobel de physique 2001. Au cours des 20 dernières années, le comportement des condensats a été l'objet de travaux de plus en plus nombreux, conduisant à des applications potentielles dans l'imagerie, les mémoires quantiques et les instruments de mesure très sensibles. Cependant, peu d'études ont fait varier systématiquement une large gamme de paramètres dans diverses situations, en vue de générer des connaissances détaillées sur le comportement des condensats de Bose-Einstein. Le projet QUANTUMDYNAMICS («Characterisation of the basic elements of BEC dynamics beyond mean-fiel»), financé par l'UE, a ouvert de nouvelles voies de recherche grâce à des méthodes et des descriptions étendues et détaillées. Les scientifiques se sont intéressés aux atomes dispersés hors du condensat, afin d'obtenir une source de particules massives, intriquées et corrélées au niveau quantique. Ils ont évalué des situations telles que des collisions de condensats ou des interactions avec des obstacles et des tourbillons. Les chercheurs ont obtenu des cartes quantitatives du comportement en fonction de paramètres de base, avec d'importantes conséquences sur la conception de nouvelles expériences. En outre, ils ont conçu de nouvelles méthodes numériques de simulation. Certaines ont servi dans les expériences en cours sur l'hélium métastable, démontrant de fortes corrélations non conventionnelles dans les paires d'atomes éjectées lors des collisions de condensats. Ces résultats élargissent aux atomes massifs d'importantes expériences d'optique quantique datant de quelques décennies et conduites sur des photons et des domaines lumineux non classiques. Les expériences sur les condensats de Bose-Einstein et leurs applications sont de plus en plus nombreuses. Les méthodes et les résultats du projet QUANTUMDYNAMICS ont fait progresser ce domaine ainsi que le potentiel de découverte de la physique de la matière condensée.
