recherche

Aperçu de mes recherches antérieures

1981-82 : Recherche d'une violation de l'inégalité de Bell.
J'ai participé à aux expériences menées par Alain Aspect à l'Institut d'Optique, en tant que scientifique du contingent. Il s'agissait d'étudier les corrélations entre les polarisations de deux photons émis dans une cascade radiative de l'atome de calcium. Si l'expérience avait pu être décrite par une théorie à variable cachée locale (le type de théorie dont on aurait pu espérer qu'elle vienne compléter la mécanique quantique, en suivant l'idée d'Einstein, Podolsky et Rosen), ces corrélations auraient dû être contraintes par l'inégalité de Bell. Or, l'expérience a conduit à une violation de l'inégalité de Bell. Cela prouve qu'on ne peut pas décrire notre monde en terme d'une théorie à variable cachée locale, et qu'il faut s'accommoder de la mécanique quantique ! Ont également participé à ces expériences Phillipe Grangier et Gérard Roger.

1980-85 : Fluctuations du vide et réaction de rayonnement.
Quand une particule atomique interagit avec le champ électromagnétique quantifié, deux processus entrent en jeu, même si le champ est dans son état fondamental (vide de photons). D'une part, le champ électromagnétique quantifié est un système fluctuant et il peut donc influencer la dynamique de l'atome. D'autre part, les électrons atomiques sont des charges accélérées qui rayonnent un champ, et ce champ peut agir en retour sur l'atome. Avec Claude Cohen-Tannoudji et Jacques Dupont-Roc, nous avons cherché à séparer les conséquences physiques de ces deux phénomènes distincts en nous intéressant aux observables bien connues de l'électrodynamique quantique : déplacement de Lamb, anomalie gyromagnétique g-2, durée de vie radiative des états atomiques excités, etc.

1983-91: Manipulation et refroidissement d'atomes par laser.
Au cours de ma thèse d'état menée sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji, j'ai étudié comment tirer parti de l'interaction entre matière et lumière pour refroidir et piéger des atomes. Parmi les thèmes étudiés durant cette période, citons l'atome habillé et la force dipolaire, le refroidissement Sisyphe, le piège magnéto-optique. Cette recherche, à la fois théorique et expérimentale, a été menée en collaboration avec Alain Aspect, Kristine Berg-Sorensen, Yvan Castin, Alain Clairon, Claude Cohen-Tannoudji, Saida Guellati, Antoine Heidmann, Ted Hodapp, Hal Metcalf, Klaus Moelmer, Bill Phillips, Serge Reynaud, Steve Rolston, Christophe Salomon, Andrew Steane, Matt Walhout, Hartmut Wallis, Chris Westbrook.

1990-93 : Méthode des fonctions d'onde Monte-Carlo.
Il s'est agi de trouver une procédure rigoureuse pour traiter la dynamique d'un système quantique en interaction avec son environnement, en évitant le formalisme de l'opérateur densité, souvent numériquement lourd et parfois peu transparent. Avec Yvan Castin et Klaus Moelmer, nous avons montré qu'il était possible de continuer à travailler avec des fonctions d'onde, pourvu qu'on ajoute un élément stochastique bien choisi dans leur évolution. Cette méthode est bien adaptée à l'étude d'un système quantique unique, ainsi qu'à la résolution numérique de problèmes pour lesquels l'opérateur densité a une taille trop grande pour être manipulé correctement (refroidissement laser dans le régime quantique par exemple).

1991-96 : Optique atomique.
Nous nous sommes intéressés en particulier à la dynamique du rebond des atomes sur un tapis de lumière formé par une onde lumineuse évanescente. En variant dans le temps l'intensité lumineuse, nous avons notamment mis en évidence la modulation de phase d'une onde de de Broglie et nous avons observé le phénomène de diffraction temporelle. Ces études ont été menées avec Carl Aminoff, Markus Arndt, Philippe Bouyer, C. Cohen-Tannoudji, Pierre Desbiolles, David Guéry-Odelin, Carsten Henkel, Robin Kaiser, Andrew Steane, Pascal Szriftgiser, Hartmut Wallis

1993-2001 : Etudes théoriques sur les condensats de Bose-Einstein.
Nous avons étudié les manifestations optiques de l'apparition d'un condensat, en calculant la variation de l'indice de réfraction d'un gaz de Bose au voisinage de la transition. Nous avons ensuite abordé le problème de la phase relative de deux condensats indépendants. Pour des condensats avec des nombres de particules initialement bien définis, nous avons montré que l'apparition de cette phase était la conséquence du processus de mesure, qui intrique les deux condensats. Nous nous sommes également intéressés à la dynamique de deux condensats en interaction, problème non linéaire relié aux travaux célèbres de Fermi, Ulam et Pasta. Enfin nous avons proposé une nouvelle manière, exacte, pour calculer l'évolution de N bosons en interaction. Elle consiste à travailler uniquement avec des états où les N bosons partagent la même fonction d'onde, cette dernière ayant un élément stochastique dans son évolution. Ces travaux ont été menés en collaboration avec Iacopo Carrusotto, Yvan Castin, Peter Fedichev, Olivier Morice, Gora Shlyapnikov, et Alice Sinatra.

1995-99: Dynamique collisionnelle dans les gaz atomiques.
Avec le développement du refroidissement par évaporation, l'étude des collisions entre atomes est devenue essentielle. Nous avons commencé nos recherches avec l'atome de césium. Contrairement à nos espoirs, nous avons constaté que cette espèce atomique présente un très fort taux de collision inélastique, dû à une résonance à énergie nulle, ce qui empêche d'atteindre la condensation de Bose-Einstein pour un gaz de césium dans un piège magnétique. Nous avons ensuite basculé notre expérience vers le rubidium, atome beaucoup plus simple à manipuler, et pour lequel le seul processus inélastique important est la recombinaison à trois corps. Par ailleurs, nous avons étudié théoriquement comment étendre la méthode du refroidissement par évaporation à un jet atomique, cette technique pouvant conduire à la fabrication d'un laser à atomes continu. Ces travaux ont été menés avec Markus Arndt, Maxime Ben Dahan, Iacopo Carrusotto, Yvan Castin, Frédéric Chevy, Pierre Desbiolles, Ralph Dum, Gabriele Ferrari, David Guéry-Odelin, Hitochi Inamori, Emmanuel Mandonnet, Anna Minguzzi, Merritt Reynolds, Johannes Söding, Sandro Stringari, Francesca Zambelli.