Nous allons décrire quelques techniques permettant de refroidir à de telles températures un gaz de boson. La première étape consiste en général par ce qu'on appelle le refroidissement laser. Le refroidissement d'un gaz dans un piège matériel entraine un problème de taille : le gaz va " coller " aux parois du piège et créer un liquide ou un solide, empêchant le gaz de condenser.

Entre alors en jeu le confinement laser, créant un piège immatériel. Une analogie assez simple consisterait à envoyer des milliers de balles de tennis sur une personne prenant la fuite, le choc de chaques balles, assimilés aux photons, stopperais l'avancée du fuyard (qui est entre autre le gaz). La technique de refroidissement laser la plus couramment utilisée est le refroidissement Doppler.

Considérons deux lasers face-à-face, contre-propageants, accordés sur une même fréquence légèrement plus petite que la fréquence de résonance d'un atome; et cet atome entre les deux. Si l'atome est immobile, la situation est symétrique, la force de pression est nulle et l'atome reste immobile. Imaginons que l'atome se déplace vers la droite. Le laser de droite lui apparaîtra comme ayant une fréquence plus proche de la résonance . D'autre part, le laser de gauche semblera avoir une pulsation plus éloignée de la résonance. L'atome va donc absorber beaucoup plus de photons venant de la droite que de la gauche, et sera donc globalement repoussé vers la gauche et freiné. La situation s'inversera si l'atome se déplace vers la gauche. On peut généraliser ce principe en 3 dimensions grâce à 6 laser et ainsi créer un piège immatériel dan lequel les atomes vont ralentir et donc refroidir. On nomme souvent ce gaz piégé de mélasse optique .

Nous sommes à ce stade dans l'ordre de quelque centaines de microKelvins, qui est insuffisant vu le nombre de particules que compose le gaz pour créer un condensat de Bose-Einstein. Vient ensuite l'effet Sisyphe. Fondateur de Corinthe dans la mythologie grècque, Sisyphe fut condamné (pour différentes raisons suivant les auteurs) à pousser un énorme rocher en haut d'une colline, sachant que ce rocher retomberait en bas avant que Sysiphe n'est pu achever sa punition. Cela illustre très bien cette technique de refroidissement.

Grâce à des lasers, on peut créer un " paysage optique " ressemblant, du point de vue des atomes, à des collines. Quand l'atome grimpe une colline, il perd de l'énergie, donc de la vitesse et sa température diminue. Une fois en haut de cette colline, il subit une transision d'énergie le faisant instantanément redescendre. S'en suit une nouvelle ascension et ainsi de suite, jusqu'à ce que l'atome n'ai plus assez d'énergie pour grimper en haut d'une colline.

Ce processus permet de refroidir le gaz à des températures proches de quelques microKelvins. La dernière technique, permettant d'atteindre des températures de l'ordre de quelques dizaines de nanoKelvins et de créer des condensats est le refroidissement par évaporation.

Une fois la mélasse optique obtenue, on éteint les lasers, et on transfère les atomes dans un piège magnétique. Le piégeage magnétique des atomes utilise le fait que les particules portent un moment magnétique. Si on plonge les atomes dans un champ magnétique en orientant leur moment dans la direction opposée à celle du champ, les atomes vont être attirés vers les zones de faible champ. Il suffit donc que le champ magnétique soit minimum au centre de l'enceinte à vide dans laquelle l'expérience a lieu : on forme ainsi une cuvette de potentiel dans laquelle les atomes sont confinés.

On laisse ensuite les plus énergétiques d'entre elles s'échapper en tronquant la profondeur de la cuvette de potentiel. Les atomes restants atteignent un nouvel état d'équilibre, à une température plus basse. On enlève de nouveau la fraction la plus énergétique de la distribution et ainsi de suite, jusqu'à ce que la température des particules restantes soit suffisamment basse pour que la condensation puisse se produire.