Un condensat de Bose-Einstein est un état de la matière composé d’un très grand nombre de particules, des bosons, se trouvant dans le même niveau d’énergie, celui de la plus basse énergie. Dans un supraconducteur, ce sont les paires de Cooper qui sont des bosons et forment le condensat, mais c’est là un cas un peu spécial où les paires sont en très forte interaction. Le « vrai » condensat prédit théoriquement en 1925 par Einstein suite aux travaux du physicien indien Bose n’a été observé directement qu’en 1995 dans un gaz d’atomes. Il a fallu pour cela refroidir le gaz à seulement quelques milliardièmes de degré du zéro absolu, grâce à des méthodes très récentes utilisant les lasers. À l’instar des supraconducteurs, ces condensats gazeux ont des propriétés spectaculaires comme la cohérence d’une onde unique ou la superfluidité. Ces récents développements expérimentaux ont été couronnés par deux prix Nobel: en 1997 pour le refroidissement d’atomes et en 2001 pour l’observation des condensats gazeux.
Le domaine de recherche des condensats gazeux s’est beaucoup développé depuis les premières réalisations de 1995 et se révèle très prometteur aujourd’hui. Par exemple, un grand nombre d’équipes de recherche utilise les facilités de manipulation expérimentale offertes par ces gaz quantiques pour étudier des phénomènes complexes et encore mal compris. On parle alors de simulation quantique, une approche qui pourrait également jeter une lumière nouvelle sur la physique des supraconducteurs.
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Images d’un gaz d’atomes à différentes températures. À gauche : nuage classique ; au milieu : mélange d’un nuage classique avec un condensat (pic central) ; à droite : condensat pur.
