Laser à atomes
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Un laser à atomes est un état cohérent d'atomes se propageant. Ils sont créés à partir d'un condensat d'atomes Bose-Einstein qui sont couplés en sortie à l'aide de diverses techniques. Tout comme un laser optique, un laser à atome est un faisceau cohérent qui se comporte comme une onde. Il y a eu certains arguments selon lesquels le terme « laser à atomes » est trompeur. En effet, "laser" signifie "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" qui n'est pas particulièrement lié à l'objet physique appelé laser à atome et décrit peut-être plus précisément le condensat de Bose-Einstein (BEC). La terminologie la plus largement utilisée dans la communauté aujourd'hui est de distinguer le BEC, généralement obtenu par évaporation dans un piège conservateur, du laser à atomes lui-même, qui est une onde atomique se propageant obtenue par extraction à partir d'un BEC réalisé précédemment. Certaines recherches expérimentales en cours tentent d'obtenir directement un laser atomique à partir d'un faisceau d'atomes « chauds » sans faire d'abord un BEC piégé[1],[2].
Le premier laser à atomes pulsés a été démontré au MIT par le professeur Wolfgang Ketterle en [3]. Ketterle a utilisé un isotope de sodium et a utilisé un champ magnétique oscillant comme technique de couplage de sortie, laissant la gravité retirer des morceaux partiels ressemblant beaucoup à un robinet qui goutte (Voir la vidéo dans les liens externes).
Depuis la création du premier laser à atomes, il y a eu une augmentation de la recréation des lasers à atomes ainsi que de différentes techniques de couplage de sortie et de recherche générale. Le stade de développement actuel du laser à atomes est analogue à celui du laser optique lors de sa découverte dans les années 1960 : les équipements et les techniques en sont à leurs premières phases de développement et restent strictement du domaine des laboratoires de recherche.
Le laser à atomes le plus brillant à ce jour a été démontré à l'IESL-FORTH, en Grèce[4].
Physique
La physique d'un laser à atomes est similaire à celle d'un laser optique. Les principales différences entre un laser optique et un laser à atomes sont que les atomes interagissent avec eux-mêmes, ne peuvent pas être créés comme les photons peuvent le faire et possèdent une masse contrairement aux photons (les atomes se propagent donc à une vitesse inférieure à celle de la lumière). L'interaction van der Waals des atomes avec les surfaces rend difficile la fabrication des miroirs atomiques, typiques des lasers conventionnels.
Un laser à atomes fonctionnant en pseudo-continu a été démontré pour la première fois par Theodor Hänsch, Immanuel Bloch et Tilman Esslinger à l'Institut Max-Planck d'optique quantique à Munich[5]. Ils produisent un faisceau continu bien contrôlé couvrant jusqu'à 100 ms, alors que leur prédécesseur ne produisait que de courtes impulsions d'atomes. Cependant, cela ne constitue pas un laser à atomes continu puisque la reconstitution du BEC appauvri dure environ 100 fois plus longtemps que la durée de l'émission elle-même (c'est-à-dire que le rapport cyclique est de 1/100).
