BOSE-EINSTEIN (CONDENSATION DE)

Source: http://www.peiresc.org/DINER/Lexique.pdf

 

Phénomène se produisant dans un ensemble à nombre donné de bosons au dessous d'une certaine température lorsque l'ensemble se comporte comme une seule particule caractérisée par un état quantique. Les bosons s'accumulent dans l'état de plus basse énergie et il apparait une manifestation quantique à l'échelle macroscopique. C'est un phénomène quantique se produisant dans un système de grand nombre de bosons, lorsque pour une température inférieure à une température de dégénérescence une partie des particules se retrouve dans un état d'impulsion nulle. Le terme de condensation vient d'une analogie de ce phénomène avec la condensation d'un gaz dans un liquide, quoiqu'il s'agisse de phénomènes totalement différents, puisqu'il se produit ici dans l'espace des impulsions et que la distribution des particules dans l'espace des positions n'est pas modifiée. La théorie de ce phénomène a été faite par Einstein en 1925 et développée par London en 1938. Il aura fallu attendre 1995 et les techniques de refroidissement atomique pour observer la condensation sans ambiguïté sur des atomes de rubidium. La condensation de Bose Einstein provoque une cohérence quantique de l'onde de De Broglie sur des échelles macroscopiques. On peut dire qu'il apparait une onde de matière où un nombre macroscopique d'atomes se trouvent tous décrits par la même fonction d'onde. La condensation de Bose Einstein se produisant dans un gaz idéal est due aux propriétés de symétrie de la fonction d'onde des particules (statistique de Bose- Einstein) et non pas à l'interaction entre elles. La transition vers un état superfluide n'est pas une telle condensation car le phénomène de suprafluidité dépend de manière essentielle de l'interaction entre les atomes. Lors de la condensation il se produit une brisure spontanée de symétrie liée à l'invariance de l'hamiltonien du système par rapport aux transformations de jauge ; l'état condensé n'est pas un invariant de jauge. La supraconductivité peut être considérée comme résultant d'une condensation de ce type pour des paires d'électrons corrélés de Cooper avec des directions opposées des impulsions et du spin. Le mode d'action d'un laser peut être considéré comme une condensation de Bose-Einstein de photons. Une application serait la réalisation de lasers à atomes, c'est-à-dire d'instruments capables de délivrer un faisceau d'atomes se trouvant tous dans le même état, à l'instar des photons d'un rayon laser. Il y a de nombreux autres exemples où intervient la condensation de Bose- Einstein, ce qui en fait un concept universel de la théorie quantique.