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condensat de bose einstein



  1. #1
    ebigfeet

    Question condensat de bose einstein

    salut
    j'ai entendu parler d'un certain condensat de bose einstein et d' une methode de refroidissement qui utilise le laser
    voudriez vous m'expliquer en quoi consiste ce condensat et aussi la methode de refroidissement en utilisant le laser
    merci bcp les physiciens

    -----

    Dernière modification par ebigfeet ; 15/09/2005 à 14h57.

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  3. #2
    j.g

    Re : condensat de bose einstein

    En gros la matière est refroidis proche du 0 absolue
    les atomes réagissent comme si ce n'était qu'un seul atome
    Cela servira peut etre a l'ordinateur quantique
    Faits des recherches sur internet!!!

  4. #3
    Floris

    Re : condensat de bose einstein

    En fait le condensat de bose einstein est un effet quantique. Il s'agit en fait de plusieurs particules qui se partagent la même fonction d'onde si je m'abuse, le paquet se compore comme si ce n'étais qu'une seul particule.
    Bien cordialment

  5. #4
    gatsu

    Re : condensat de bose einstein

    Bonjour,

    Je n'oserai pas expliquer ce qu'est un condensat de bose einstein (je ne m'y connais pas assez pour ça) en revanche je peux t'aider pour ce qui est du systeme de refroidissement par laser.
    On peut montrer que, dans le cadre d' une expérience de refroidissement, si on arrive à freiner un grand nombre d'atomes (appartenant à un faisceau d'atomes) alors la température diminue.
    En outre, on peut qualitativement représenter un faisceau laser comme une multitude de "grain de lumière " (photons) qui vont tous dans la même direction avec la même energie.
    Ces photons vont dans la direction opposée au faisceau d'atomes de telle sorte que chaque atome rencontre (par choc) des miliers (milions?)de photons. D'un point de vue image, c'est comme si on voulait arreter un camion avec des balles de ping pong....il en faut énormément pour pouvoir abaisser la vitesse du véhicule de façon appréciable! Eh bien c'est la même chose pour un atome qui doit etre ralenti par des photons. Une fois la vitesse des atomes tres tres proche de zero (je zappe la phase de piegeage, qui compliquerait l'affaire plus qu'autre chose) on peut montrer que la température du faisceau d'atomes est de l'ordre du nanokelvin, c'est à dire tres tres proche du zero absolu....c'est à ces températures qu'on peut voir notamment apparaitre des condensats de bose einstein....

  6. #5
    Floris

    Re : condensat de bose einstein

    Dit moi, l'affaire du piegeage ne constitue t'elle pas à envoyer plusieurs faisseai lazer des toutes les direction autour du faisseaau d'atom et de jouer sur lénergie des faisseau lazer pour contrôler le movement des atomes? Aussi l'effet dopler doit y intervenir n'est ce pas?
    merci bien

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    gatsu

    Re : condensat de bose einstein

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Floris
    Dit moi, l'affaire du piegeage ne constitue t'elle pas à envoyer plusieurs faisseai lazer des toutes les direction autour du faisseaau d'atom
    En effet lorsque la vitesse du faisceau atteint une vitessse limite appelé "vitesse de capture" on essaie d'immoboliser les atomes en un seul endroit à l'aide de six faisceaux laser.
    Citation Envoyé par Floris
    et de jouer sur lénergie des faisseau lazer pour contrôler le movement des atomes? Aussi l'effet dopler doit y intervenir n'est ce pas?
    Il existe des experiences de ralentissement où l'on "joue" de façon continue sur la fréquence laser pour compenser l'effet Doppler mais cela dépend fortement de l'atome et de la transition de freinage choisis. De manière habituelle, rien que pour le ralentissement du faisceau d'atomes (qui passe de 700m.s-1 à 20m.s-1 disons) avec un faisceau laser contra propageant on utilise (lorsqu'on ne peut pas jouer sur la fréquence laser) une fréquence laser fixe et l'effet Doppler est compensé par l'effet Zeeman de telle sorte que la fréquence laser "apparente" soit la plus proche possible de la fréquence d'absorption de la transition de freinage (modifiée par effet Zeeman), le dispositif s'appelle alors à juste titre le "ralentisseur Zeeman".

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  10. #7
    manu_mars

    Re : condensat de bose einstein

    Bjour
    J'ai une question:
    Si l'atome ralentit, c'est qu'il perd de l'energie, ou plus precisement qu'elle se transporte quelque part... Que devient-elle?

  11. #8
    gatsu

    Re : condensat de bose einstein

    Citation Envoyé par manu_mars
    Bjour
    J'ai une question:
    Si l'atome ralentit, c'est qu'il perd de l'energie, ou plus precisement qu'elle se transporte quelque part... Que devient-elle?
    Bonjour,

    Pour répondre à cette question, il faut au utiliser l'etude d'un choc relativiste inélastique entre un photon et un atome en mouvement (avec absorption du photon).
    Si tu souhaites avoir les étapes de calcul je te les donnerai ultérieurement.
    Qualitativement, la conservation de la quantité de mouvement implique que l'atome va subir une impulsion de recul égale à l'impulsion du photon (si ces derniers vont dans dans la même direction et de sens opposés). D'un point de vue energetique, l'energie libre totale de l'atome (apres absorption du photon) est égale à la somme de l'energie du photon et de l'energie de l'atome avant le choc. L'energie totale de l'atome a donc augmenté au cours du choc et pourtant son impulsion a diminuée!
    Ceci est dû au fait que l'atome est passé de l'état fondamental à un état excité par absorption du photon par conséquent son energie au repos n'est plus la même.
    Ensuite, un atome doit absorber des millions de photons pour etre ralenti de façon appréciable, il est donc nécéssaire qu'à un moment ou un autre il repasse dans l'état fondamental, et c'est ce qu'il fait par émission spontanée. Là encore il serait nécéssaire de faire cette étude avec les chocs relativistes ce qui nous donnerait que l'atome apres l'émission du photon a presque perdu toute l'energie qu'il avait absorbée, par contre, conservation de quantité de mouvement oblige, il a gagné l'impulsion inverse du photon émis...ce qui a priori n'est pas bon pour un ralentissement puisqu'on ignore la direction d'émission lors d'une emission spontanée. En fait puisque le processus d'émission est isotrope, lorsqu'on moyenne sur un tres tres grand nombre de photons emis, on trouve que l'impulsion donnée à un atome par emission spontannée est nulle, il ne reste plus donc en moyenne que la somme des impulsions de recul.

    Tout ça pour dire que l'energie est perdue sous forme d'emission spontannée

  12. #9
    manu_mars

    Re : condensat de bose einstein

    merci de cette reponse claire!
    Donc, si je comprend bien, le(s) photons emis a la rencontre de l'atome est (sont) absorbes par celui-ci, leur enrgie est en quelque sorte "digérée" puis réémise sous la forme d'émission spontanée... dont on ne sais rien de la distribution, si elle se propage sous la forme d'une onde par exemple; ce qu'on sait, en revanche, c'est que l'energie absorbee le ralenti. Si l'on suppose que l'atome réemet cette energie sous forme d'onde, on peut faire l'analogie avec une goutte qui tombe a la vericale dans un liquide, et qu'elle propage l'onde de choc dans toute les directions, en créant des ondelettes - un peu à l'image des "gouttes qui marchent" - puisque l'on peut considerer à l'echelle quantique que l'espace est un "tissu", un milieu déformable en tout cas...En fait, l'énergie ne serait pas "perdue", elle contribuerait au ralentissement de l'atome en créant une sorte de serie "d'airbag" concentriques...
    Cette extrapolation est-elle avérée, ou du moins envisageable?

    Ah, et heu..pour les étapes de calcul, je suis encore trop jeune, je pense..

    Manu.

  13. #10
    gatsu

    Re : condensat de bose einstein

    Citation Envoyé par manu_mars
    merci de cette reponse claire!
    Donc, si je comprend bien, le(s) photons emis a la rencontre de l'atome est (sont) absorbes par celui-ci, leur energie est en quelque sorte "digérée" puis réémise sous la forme d'émission spontanée... dont on ne sais rien de la distribution
    c'est ça
    Citation Envoyé par manu_mars
    si elle se propage sous la forme d'une onde par exemple; ce qu'on sait, en revanche, c'est que l'energie absorbee le ralenti. Si l'on suppose que l'atome réemet cette energie sous forme d'onde, on peut faire l'analogie avec une goutte qui tombe a la vericale dans un liquide, et qu'elle propage l'onde de choc dans toute les directions, en créant des ondelettes - un peu à l'image des "gouttes qui marchent" - puisque l'on peut considerer à l'echelle quantique que l'espace est un "tissu", un milieu déformable en tout cas...En fait, l'énergie ne serait pas "perdue", elle contribuerait au ralentissement de l'atome en créant une sorte de serie "d'airbag" concentriques...
    Cette extrapolation est-elle avérée, ou du moins envisageable?
    Dans les calculs de choc dont je t'ai parlé, les photons sont considérés comme des corpuscules (particules) ayant une energie et une impulsion données, par conséquent, je ne peux pas (et ne sais pas) faire les même calculs en considérant la lumiere comme une onde. Mais pour reprendre l'exemple de l'eau, disons qu'un photon du point de vue corpusculaire "ressemble" plus à une goutte d'eau qu'à une onde se propageant dans une etendue d'eau.

  14. #11
    majax

    Re : condensat de bose einstein

    Citation Envoyé par gatsu
    Bonjour,

    Pour répondre à cette question, il faut au utiliser l'etude d'un choc relativiste inélastique entre un photon et un atome en mouvement (avec absorption du photon).
    Si tu souhaites avoir les étapes de calcul je te les donnerai ultérieurement.
    Qualitativement, la conservation de la quantité de mouvement implique que l'atome va subir une impulsion de recul égale à l'impulsion du photon (si ces derniers vont dans dans la même direction et de sens opposés). D'un point de vue energetique, l'energie libre totale de l'atome (apres absorption du photon) est égale à la somme de l'energie du photon et de l'energie de l'atome avant le choc. L'energie totale de l'atome a donc augmenté au cours du choc et pourtant son impulsion a diminuée!
    Ceci est dû au fait que l'atome est passé de l'état fondamental à un état excité par absorption du photon par conséquent son energie au repos n'est plus la même.
    Ensuite, un atome doit absorber des millions de photons pour etre ralenti de façon appréciable, il est donc nécéssaire qu'à un moment ou un autre il repasse dans l'état fondamental, et c'est ce qu'il fait par émission spontanée. Là encore il serait nécéssaire de faire cette étude avec les chocs relativistes ce qui nous donnerait que l'atome apres l'émission du photon a presque perdu toute l'energie qu'il avait absorbée, par contre, conservation de quantité de mouvement oblige, il a gagné l'impulsion inverse du photon émis...ce qui a priori n'est pas bon pour un ralentissement puisqu'on ignore la direction d'émission lors d'une emission spontanée. En fait puisque le processus d'émission est isotrope, lorsqu'on moyenne sur un tres tres grand nombre de photons emis, on trouve que l'impulsion donnée à un atome par emission spontannée est nulle, il ne reste plus donc en moyenne que la somme des impulsions de recul.

    Tout ça pour dire que l'energie est perdue sous forme d'emission spontannée
    Bonjour, question idiote : si un condensat est le passage de la matière de l'état corpusculaire à l'état ondulatoire, ne peut-on pas immaginer que les ondes produites puissent être utilisées par un laser sous forme de rayon et restituées à nouveau sous forme de matière à leur arrivée ?

  15. #12
    theo2059

    Re : condensat de bose einstein

    Citation Envoyé par majax
    Bonjour, question idiote : si un condensat est le passage de la matière de l'état corpusculaire à l'état ondulatoire, ne peut-on pas immaginer que les ondes produites puissent être utilisées par un laser sous forme de rayon et restituées à nouveau sous forme de matière à leur arrivée ?

    Si effectivement on crée des laser atomique cohérent car avant on sait créer des jets atomique mais non cohérent. Avec les condensats de bose einstein, comme chaque ondicule partage la même fonction d'onde (ils sont tous sur le même niveau), le jet atomique créée est cohérent et donc on réalise des interférences avec des laser atomique.

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