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Les Condensats De Bose-Einstein



Projet Tuteuré L3 Physique
Mr.Hebert





Le début du XXe siècle marqua un pas décisif dans la physique moderne, l'invention de la mécanique quantique . En 1900, Max Planck fit la première hypothèse quantique que les radiations émises par un système étaient quantifiés, reliant l'énergie de la radiation à sa fréquence par la célèbre équation . En 1905, Albert Einstein, se basant sur cette hypothèse, postula que la lumière était elle même composée de particules individuelles quantifiés (des quantas), appelés photons. Il put par la suite expliquer l'effet photo-électrique et reçu le prix nobel en 1921.




De nombreuses découvertes et théories suivèrent, comme la découverte du spin, la mise en évidence des raies spectrales, la formulation du principe d'incertitude etc. Bien que la mécanique quantique comporte de profondes difficultés conceptuelles et de compréhension, elle reste un des domaines de recherche les plus actifs et fournit une description très complète des intéractions possibles au niveau atomique et subatomique.



En 1924, Einstein étudia un courrier envoyé par un physicien Indien du nom de Satyendranath Bose. Saisissant immédiatement l'importance de ce courrier Einstein le publia. S'en suivit deux ans de voyage en Europe pour Bose où il put rencontrer et travailler avec Einstein sur cette nouvelle découverte qui porte aujourd'hui leur noms, la condensation de Bose-Einstein.
Comment Bose eut l'idée de cette condesation ? Au XIXe siècle, Boltzmann avait établi la probabilité avec laquelle une molécule de gaz se trouve dans un état d'énergie donné et avait montré que cette loi statistique, dite de Maxwell-Boltzmann, était en accord avec la loi des gaz parfaits. Cette statistique suppose que les molécules de gaz sont identiques mais discernables puisqu'elles obéissent à la mécanique classique.

En effet, lors d'un choc entre deux particules, nous pouvons identifier une à une les particules avant et après la collision car nous pouvons les suivre "à la trace". Bose postula que les phoêtons ne suivent pas cette description classique et intuitive. Les photons sont identiques mais indiscernables, ce qui altère leur probabilité d'avoir telle ou telle énergie. Les photons obéissent à une nouvelle statistique, celle de Bose-Einstein, différente de celle obtenue en mécanique classique. Aujourd'hui toute particule obéit d'un côté à la statistique de Bose-Einstein (les bosons), ou la statistique de Fermi-Dirac (les fermions), nous expliqueront cela dans la partie théorique. Si les fermions ne peuvent coexister dans le même état au même endroit (citons par exemple les électrons sur les différentes couches) les bosons eux en sont capable.

Einstein remarqua que dans un gaz de bosons, sous certaines conditions, tout les bosons pouvaient se placer au niveau d'énergie le plus bas. Chaque Boson perdraient alors toute individualité pour réagir collectivement, tel un paquet d'onde. Cet amas de particule dans un état dit cohérent est ce qu'on appel un condensat de Bose-Einstein.









Théorie

Les Atomes Froids

Les Techniques de refroisissement

Propriétés des Condensats

Interaction




Dans cette partie, vous découvrirez toute la théorie sur laquelle nous avons du nous appuyer pour réaliser ce projet. Vous décrouvrirez ce que sont les condensats, quelles techniques sont employés pour les obtenir, et ce qu'il est possible de faire avec.









Programmation

Programme stationnaire

Programme dynamique

Dans cette partie, nous vous expliquerons de manière très simplifiée de quelle manière ont été conçus nos programmes, sur quelles théories nous nous sommes basés, et surtout le but de ces simulations.





Traitement

Un Condensat

Deux Condensats

Maille optique

Autres Applications

Cette partie sera sans doute la plus importante si vous voyagez sur ce site. Ici, nous vous ferons découvrir les résultats que nous avons pu obtenir avec nos simulations. Nous parlerons de leur réalités physiques, de nos attentes, et nous discuterons de ces résultats.



Conclusion

Conclusion

Bibliographie

Remerciements

Contacts

Pour finir, vous trouverez ici notre conclusion vis-à-vis de ce projet. Nous parlerons des résultats que nous avons trouvés, d'ouvertures , d'idées pour completer cette étude. Vous y trouverez aussi nos sources, les noms des personnes que nous aimerions remercier et enfin de quoi nous contacter.

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