Photons et atomes

Ce livre passe en revue les progrès réalisés au cours des dernières décennies dans la manipulation des atomes par des champs électromagnétiques. L'utilisation des lois de conservation dans les interactions atome-photon permet de transférer à des atomes le moment cinétique et l'impulsion des photons d'un faisceau laser. Il est devenu ainsi possible de polariser des atomes, de les refroidir à des températures très basses (de l'ordre du microkelvin), de les confiner dans des pièges, mais également de contrôler leurs interactions par des résonances dans les processus de collision entre atomes extrêmement froids. Les mécanismes à la base de ces progrès sont ici analysés en détail, de même que les développements auxquels ils ont donné naissance, en métrologie, avec notamment les horloges atomiques de très grande précision et l'interférométrie atomique, et en physique avec les ondes de matière macroscopiques.

Avancées en physique atomique - Du pompage optique aux gaz quantiques

Cet ouvrage s'appuie sur un travail d'enseignement et de recherche qui s'est poursuivi pendant plusieurs années au Collège de France et à l'Ecole normale supérieure. Il s'adresse aux étudiants, enseignants, chercheurs et ingénieurs intéressés par les nombreux phénomènes physiques auxquels donne naissance l'interaction entre matière et rayonnement à basse énergie.
Partant d'un niveau en mécanique quantique et en électromagnétisme correspondant à celui de la maîtrise, ce volume présente une revue des processus élémentaires d'interaction entre photons et atomes (émission, absorption, diffusion ... ), ainsi qu'une analyse de processus plus complexes comme les processus multiphotoniques, la relaxation radiative, l'oscillation de Rabi, etc. Pour aborder ces problèmes, des méthodes théoriques variées sont introduites (méthodes perturbatives, resommations partielles de la série des perturbations, équation pilote, équations de Bloch optiques, méthode de l'atome habillé) et illustrées sur des systèmes simples. Les éléments essentiels d'électrodynamique quantique utilisés dans le présent volume sont réunis dans un appendice. Un exposé plus complet et plus approfondi est présenté dans un autre volume, Photons et atomes - Introduction à l'électrodynamique quantique.

Processus d'interaction entre photons et atomes

En 1905, Einstein publiait une série d'articles fondateurs sur la relativité, les quanta lumineux et le mouvement brownien. Ces travaux ont ouvert la voie à une bonne partie de la physique du XXe siècle et ils continuent encore aujourd'hui à avoir un impact dans des domaines parfois inattendus. Des physiciens français prestigieux donnent ici leur point de vue sur l'apport d'Einstein à leur domaine respectif en ce début du XXIe siècle. Ce livre contient sept contributions. La première est une introduction historique écrite par Olivier Darrigol (Rehseis, Paris) qui décrit en détail la genèse des articles fondateurs de 1905. Alain Aspect et Philippe Grangier (Laboratoire Charles Fabry, Orsay) montrent comment la notion d'intrication des systèmes quantiques, introduite par Einstein, Podolsky et Rosen, se révèle aujourd'hui fondamentale pour l'information quantique. Claude Cohen-Tannoudji,Jean Dalibard et Frank Laloë (Laboratoire Kastler Brossel, Ecole Normale Supérieure, Paris) décrivent les développements spectaculaires dans la physique des condensats de Bose-Einstein. Jean-Paul Pocholle (Thales, Orsay) fait le point sur la technologie des lasers, en particulier à semi-conducteurs, et leurs multiples applications dans la vie quotidienne. Bernard Derrida et Eric Brunet (Laboratoire de Physique Statistique, Ecole Normale Supérieure, Paris) soulignent l'influence sur la physique statistique moderne des travaux d'Einstein sur le mouvement brownien. Thibault Damour (Institut des Hautes Etudes Scientifiques, Bures-sur-Yvette) montre combien la relativité générale est devenue une théorie incontournable à la base de notre compréhension des étoiles massives, des trous noirs, des lentilles gravitationnelles et des ondes gravitationnelles. François Bouchet (Institut d'Astrophysique, Paris) décrit l'évolution fulgurante de la cosmologie depuis dix ans, qui débouche sur les énigmes de la matière et de l'énergie sombres. Ces ouvrages, écrits par des chercheurs, reflètent des enseignements dispensés dans le cadre de la formation à la recherche. Ils s'adressent donc aux étudiants avancés, aux chercheurs désireux de perfectionner leurs connaissances ainsi qu'à tout lecteur passionné par la science contemporaine.

Einstein aujourd'hui

Lorsque les physiciens commencèrent à explorer de manière plus précise le monde de l'atome pour essayer de comprendre sa structure et les lois qui régissent son comportement, ils se heurtèrent vite à de graves difficultés. Nos concepts intuitifs, basés sur notre expérience quotidienne du monde macroscopique qui nous entoure, se révélèrent totalement erronés à l'échelle atomique ; l'atome était incompréhensible dans le cadre de la physique classique. Pour percer ces nouveaux mystères, il fallut donc, après de longs tâtonnements, élaborer des concepts entièrement nouveaux, les concepts de la mécanique quantique. Quelles sont les principales étapes qui nous ont conduits à cette vision moderne de l'atome ? Où en est actuellement la physique atomique ? Quelle est sa contribution au développement de nos connaissances et vers quoi s'oriente-t-elle ?

Physique atomique et moléculaire - Leçon inaugurale prononcée le mardi 11 décembre 1973

Comment le jeune enfant qui vivait à Constantine et à Alger dans les années 1930, dans une famille confrontée à une situation particulièrement difficile, a-t-il pu surmonter toutes ces épreuves et parvenir, soixante ans plus tard, à obtenir le prix Nobel de physique ? Comment la meilleure compréhension des interactions quantiques entre matière et lumière a permis d'inventer de nouvelles méthodes pour agir sur les atomes, les polariser, les refroidir à des températures très basses et les piéger dans de toutes petites régions de l'espace ? Un long chemin partant du pompage optique dans les années 1950 et aboutissant à l'obtention de nouveaux états de la matière comme les gaz quantiques au début des années 2000. Un témoignage émouvant. Un hymne au métier de chercheur et d'enseignant. Claude Cohen-Tannoudji est physicien. Ancien élève d'Alfred Kastler et de Jean Brossel à l'École normale supérieure, il est professeur émérite au Collège de France et membre de l'Académie des sciences. Il a obtenu le prix Nobel de physique en 1997.

Sous le signe de la lumière - Itinéraire d'un physicien dans un monde quantique

Quantum Mechanics - Volume 1 and 2

Comment identifier avec certitude le métal que vous devez souder ? Quelles sont les propriétés dont vous devez tenir compte au moment du soudage de l'acier? Comment prévenir la déformation des assemblages soudés ? Voilà quelques-unes des questions dont vous trouverez la réponse dans ce guide, qui vous permettra d'acquérir les notions de métallurgie nécessaires à l'exécution des opérations de soudage. Vous verrez comment identifier les métaux de base ferreux et non ferreux, choisir les métaux d'apport ainsi que les procédés de soudage. Vous apprendrez également à appliquer les techniques de contrôle de la dilatation et du retrait des métaux soudés.

Photons et atomes

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