La communauté scientifique est en deuil. Le physicien Claude Cohen-Tannoudji est décédé ce 22 octobre à l’âge de 93 ans, a annoncé le Laboratoire Kastler Brossel, l’institut rattaché à l’École normale supérieure (ENS) et au CNRS au sein duquel il a œuvré pendant plusieurs décennies.
Grande figure de la recherche mondiale, il laisse derrière lui un héritage fondamental sur notre compréhension du monde quantique, ses découvertes ayant ouvert la voie à des technologies de pointe.
Le Prix Nobel 1997
À température ambiante et à l’état gazeux, les atomes s’agitent dans tous les sens à des vitesses folles, atteignant près de 4 000 km/h. Dans ces conditions, observer ou manipuler un atome individuel relève de l’impossible. La solution intuitive consisterait à refroidir le gaz pour ralentir les particules. Problème, cela le condense sous forme liquide ou solide : les atomes se retrouvent alors tellement collés les uns aux autres qu’il devient impossible d’en isoler un seul.
Dès les années 1970, les physiciens imaginent que des faisceaux laser pourraient freiner les atomes. À chaque interaction, l’atome subit un léger recul, ce qui freine sa course et fait chuter sa température. En 1985, l’Américain Steven Chu met la méthode en pratique avec la « mélasse optique », un nuage d’atomes freinés de toutes parts par des lasers.
À partir de 1988, à l’École Normale Supérieure de Paris, Claude Cohen-Tannoudji affine encore la méthode en travaillant sur des atomes d’hélium. Grâce à une technique appelée refroidissement par Sisyphe, ils parviennent en 1995 à refroidir l’hélium jusqu’à 0,18 millionième de degré au-dessus du zéro absolu : à cette température extrême, les atomes ne se déplacent plus qu’à quelques millimètres par seconde.
Claude Cohen-Tannoudji décroche le Prix Nobel de physique en 1997 pour cette prouesse, aux côtés des Américains Steven Chu et William D. Phillips.
[HOMMAGE] Le CNRS a appris avec une grande tristesse le décès de Claude Cohen-Tannoudji. Grande figure de la physique atomique et de l’optique quantique mondiales, il a reçu la médaille d’or du CNRS en 1996 et le prix Nobel de physique en 1997.
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Des applications majeures
Ses travaux ont transformé des technologies bien concrètes, car ils ont permis aux physiciens de fabriquer des instruments de mesure d’une précision inédite. À commencer par les horloges atomiques, qui mesurent le temps avec une régularité extrême grâce aux atomes refroidis par laser.
Elles servent aujourd’hui de références pour établir le temps atomique international, dont dépendent indirectement les réseaux de télécommunication ou la navigation par satellite. Dans le même esprit, les interféromètres atomiques exploitent ces atomes ultra-froids pour réaliser des mesures physiques d’une sensibilité remarquable.
Ces avancées ont aussi permis, en 1995, la création des premiers condensats de Bose-Einstein. Cet état de la matière, prédit dans les années 1920 par Albert Einstein et Satyendra Nath Bose, est obtenu en combinant le refroidissement laser avec d’autres techniques. Les atomes se comportent alors comme une seule et même onde quantique, ce qui rend visibles à grande échelle des phénomènes qui restent d’ordinaire invisibles.
Enfin, cette capacité nourrit également l’une des pistes de l’informatique quantique. Maintenus à des températures proches du zéro absolu, ces atomes conservent leurs propriétés quantiques et peuvent servir de qubits pour concevoir des processeurs d’un nouveau genre.
Un passeur de savoir
Né à Constantine en 1933, Claude Cohen-Tannoudji est entré à l’École normale supérieure de Paris en 1953. Il y a suivi les cours d’Alfred Kastler, futur prix Nobel de physique 1966, qui l’a poussé vers la physique atomique.
En 1973, il devient professeur au Collège de France, où il enseigne pendant trois décennies. L’institution lui impose de renouveler le sujet de son cours chaque année, une contrainte dont il a su faire une chance : elle l’a poussé à explorer sans cesse de nouveaux champs de la physique atomique. Il a, en outre, coécrit plusieurs ouvrages de mécanique quantique, devenus des références pour les étudiants du monde entier.
Au fil de sa carrière, il a transmis son exigence et sa passion à de futurs grands noms de la discipline, comme Serge Haroche, Nobel de physique en 2012, ou Alain Aspect, qui a collaboré avec lui et a reçu le même prix en 2022.
- Le physicien français Claude Cohen-Tannoudji, lauréat du Prix Nobel de physique en 1997, est décédé à l’âge de 93 ans.
- Ses travaux pionniers sur le refroidissement des atomes par laser ont permis de dompter la matière au plus près du zéro absolu.
- Ses découvertes ont pavé la voie aux horloges atomiques ultra-précises ainsi qu’au développement de certains ordinateurs quantiques.
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