Nobel : des pièges à particules récompensés

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, 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 ultraréfléchissantes 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 !
 
« L’équipe de David Wineland est le miroir de la nôtre », a expliqué Serge Haroche. Alors que l’équipe française piège les photons et utilise des atomes pour les étudier, le laboratoire de David Wineland, du NIST 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. À 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.
 
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.