SOCIETE FRANCAISE DE PHYSIQUE Section Locale ALSACE Conférence Christophe SALOMON Laboratoire Kastler Brossel, Ecole Normale Supérieure, Paris Mercredi 27 juin 2012 à 17h30 Amphithéâtre Fresnel de l'UFR de Physique et Ingénierie 3, rue de l'Université 67000 STRASBOURG Des atomes ultrafroids aux étoiles à neutrons Les gaz d’atomes dilués constituent aujourd’hui des systèmes modèles très utiles pour aborder les problèmes complexes de physique à N corps rencontrés en physique du solide, en physique nucléaire ou en astrophysique. A très basse température, la longueur de Broglie des particules devient de l’ordre de la distance moyenne entre atomes et les effets quantiques collectifs se manifestent de façon spectaculaire. Pour les particules de spin entier, les bosons, la condensation de Bose-Einstein d’un gaz dilué se produit autour du microkelvin et le système devient superfluide. Pour les particules de spin demi-entier, les fermions, le régime de dégénérescence quantique est moins spectaculaire lorsque les fermions n’interagissent pas entre eux. En présence d’interaction attractive, en revanche, les fermions peuvent s’apparier et former une phase superfluide. Pour les électrons d’un métal refroidi a basse température, l’on observe le phénomène de supraconductivité dont on a fêté l’an dernier le centième anniversaire de sa découverte. Nous montrerons comment les atomes ultrafroids offrent la possibilité de régler l’amplitude et le signe de la force des interactions entre atomes. Les méthodes de piégeage par laser permettent aussi de créer des potentiels lumineux périodiques qui simulent la structure cristalline au sein de laquelle se déplacent les électrons ou encore des potentiels désordonnés. On accède ainsi à un régime de corrélations fortes, très difficile à décrire théoriquement, en particulier pour les fermions. Pour les gaz de fermions de spin ½, la superfluidité se produit à une température rapportée à l’énergie de Fermi remarquablement élevée et présente des analogies avec les systèmes solides supraconducteurs à haute température critique. Nous décrirons quelques expériences récentes qui illustrent les nouvelles possibilités offertes par ces systèmes modèles pour comprendre la physique des fermions fortement corrélés et valider (ou invalider) les approches théoriques les plus récentes [1,2]. Malgré plusieurs dizaines d’ordres de grandeur entre les paramètres des gaz froids et des étoiles à neutrons ultradenses, les quantités thermodynamiques mesurées en laboratoire permettent d’en déduire l’équation d’état de la couche externe des étoiles à neutrons. [1] S. Nascimbène, N. Navon, K. Jiang, F. Chevy, and C. Salomon, Nature 463, 1057 (2010) [2] N. Navon, S. Nascimbène, F. Chevy, and C. Salomon, Science 328, 729 (2010) Avant la conférence, à 17h : thé, café et petits gâteaux