Il faut imaginer l’atome heureux

Je viens de passer deux jours avec des chercheurs en physique du CNRS et c’était un régal. J’aime ces rencontres qui permettent d’aérer les neurones et de découvrir de nouveaux horizons conceptuels même si je ne fais qu’aborder le début du rivage de leurs travaux.

Les échanges ont tour à tour porté sur les mousses, celle de la bière comme celle des extincteurs;  l’électronique de spin, le spin étant l’une des propriétés de l’électron qui a quelque chose à voir avec l’énergie magnétique;  la spectrométrie de masse qui permet notamment de calculer la masse de tous petits objets vivants comme les protéines, l’ADN ;  la fusion nucléaire, dont on espère qu’un jour elle remplacera « plus proprement » la fission nucléaire pour produire l’énergie dont nous avons besoin ;  les salles blanches, où des flux laminaires assurent un ménage maniaque afin d’y étudier le comportement des particules à l’échelle quantique, autrement dit, à une échelle où une poussière de l’air aurait l’effet sur un nano-objet (dont les dimensions sont comprises entre 1 et 100 nanomètre) d’un rocher sur votre tête ;  la cryptographie photonique qui pourrait apporter des garanties supplémentaires dans nos transactions bancaires sur la toile ou encore, le refroidissement Sisyphe.

Ah, le refroidissement Sisyphe !! Quand la mythologie et la poésie rencontrent la physique. Tentative d’explication (je reprends l’image employée par le chercheur dans son explication, c’est plus facile à comprendre) : vous êtes au bord de la route, par une belle journée d’été et vous attendez de voir passer le Tour de France. Ca prend du temps, vous êtes un peu impatient et quand le peloton arrive, il passe si vite que vous avez à peine le temps de l’observer et… vous repartez frustré (bon, enfin, en admettant que vous aimiez le spectacle du Tour de France mais vous savez ce que c’est, les physiciens émettent toujours des hypothèses pour bâtir des théories et celle-ci n’est somme toute pas des plus improbables !). Donc, vous êtes un peu marri d’avoir attendu si longtemps pour un spectacle si bref. Figurez-vous que les physiciens, c’est pareil avec les atomes. Ils attendent de les voir passer et c’est si rapide et si soudain qu’ils n’ont pas bien le temps d’observer ces individus agités comme ils le souhaitent. Une solution, c’est de faire comme les astrophysiciens et de regarder ce qui se passe très loin, comme ça, on a plus de temps, non ? Mais bon, ça limite le champ d’observation (enfin, c’est une façon de parler parce que le cosmos, c’est pas très limité, mais vous m’aurez compris). Donc, les physiciens cherchent à ralentir les atomes… et pour cela, ils les soumettent à des rayonnements lasers. Ca refroidit les atomes, qui, si j’ai bien compris, en absorbant des photons, se désexcitent et, en quelque sorte, reculent avant de repartir, un peu comme Sisyphe qui après avoir poussé son rocher en haut de la colline doit redescendre pour le pousser à nouveau.

Voilà donc comment on ralentit les atomes. Par exemple, la vitesse de l’atome de rubidium passe de 300 mètres par seconde à 10 mètres par seconde (oui, c’est sûr, c’est  beaucoup plus lent, à cette vitesse, on a le temps d’aller prendre un thé pendant l’observation !). Les recherches sur le ralentissement des atomes à l’aide du laser ont valu à l’un de leurs auteurs, le français Claude Cohen-Tannoudji, le prix Nobel de physique en 1997. Il y a plusieurs façons de les ralentir avec le laser, et l’une des manip porte le joli nom de « refroidissement Sisyphe ». Tous ces atomes qui ne cessent de s’agiter, s’exciter, se casser, se coller, sont comme nous : malgré la répétition des catastrophes, il faut les imaginer heureux.

 

 

 

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