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Concept
Condensat de Bose-Einstein
Résumé
Un condensat de Bose-Einstein est un état de la matière apparent au niveau macroscopique, formé de bosons identiques (typiquement des atomes se comportant comme des bosons), tel qu'un grand nombre de ces particules, à une température suffisamment basse, occupent un unique état quantique de plus basse énergie (état fondamental) lui donnant des propriétés spécifiques.
Ce phénomène a été prédit en 1925 par Albert Einstein, qui a généralisé au cas des atomes les travaux de Satyendranath Bose sur les statistiques quantiques des photons (travaux ouvrant la voie vers les lasers). En 1938, Piotr Kapitsa, et Don Misener ont découvert le caractère superfluide de l', pour des températures inférieures à . Cette propriété a rapidement été reliée à la condensation de Bose-Einstein d'une partie des atomes d', qui sont des bosons, par Fritz London. Le premier condensat gazeux a été produit en 1995 par Eric Cornell et Carl Wieman, ouvrant la voie à l'étude des gaz atomiques dilués ultra-froids dans le régime quantique et leur offrant le prix Nobel de physique en 2001.
Le phénomène de condensation de Bose-Einstein a été formulé publiquement par Albert Einstein en 1925, à partir des travaux de Satyendra Nath Bose.
La statistique quantique impliquée dans ce phénomène concerne les particules appartenant à la famille des bosons, qui sont les particules de spin entier, en opposition à la famille des fermions qui sont de spin demi-entier.
Satyendra Nath Bose proposa une statistique pour les photons différente de la statistique classique de Boltzmann, en se basant sur la possibilité pour plusieurs photons d'être dans le même état et sur l'indiscernabilité absolue de deux photons de même état quantique. Albert Einstein généralisa cette statistique à toutes les particules bosoniques, qu'elles soient non massives, comme le photon, ou massives, comme les atomes d'.
L'étude par ce dernier du gaz parfait monoatomique bosonique a montré l'existence d'une transition de phase entre le gaz classique et un état de la matière où les atomes s'accumulent dans l'état quantique de plus basse énergie, lorsqu'on diminue la température.
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