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Axes scientifiques
Les recherches menées par l’IFRAF se regroupent autour de six axes scientifiques.
Atomes / lasers
Gaz quantiques
Mesure du temps
Projets spatiaux
Nanosciences
STIC
Atomes / lasers : pièges magnéto-optiques.
L’absorption de lumière laser applique une formidable décélération aux atomes : leur vitesse décroît de plusieurs centaines de mètres à quelques centimètres par seconde. Combinée avec des champs magnétiques, elle permet de capturer des nuages d’atomes dans des pièges dits magnéto-optiques.
Gaz quantiques : systèmes modèles
Au-dessous d’une température critique, un nouvel état de la matière apparaît : le condensat de Bose-Einstein. Les atomes ont alors un comportement collectif surprenant, agissant tous de manière identique. Les condensats sont considérés comme des systèmes modèles pour des problèmes complexes en physique de la matière condensée, tels que la supraconductivité ou la superfluidité.
Mesure du temps : course à la précision
Les atomes froids ont considérablement amélioré la précision des horloges atomiques. L’horloge d’atomes de césium installée au SYRTE (Observatoire de Paris) est la plus exacte du monde : l’erreur sur la mesure n’est que d’une seconde sur 100 millions d’années. La course à la précision continue à l’IFRAF.
Projets spatiaux : horloges et gyroscopes.
Une version miniaturisée de l’horloge à atomes de césium sera bientôt envoyée sur la station spatiale internationale et installée dans le module Colombus, dans le cadre du projet PHARAO au CNES. Elle deviendra la référence de temps pour toutes les horloges de la terre.. Des gyroscopes à atomes froids sont également à l’étude et seront utilisés pour le positionnement dans l’espace.
Nanosciences : tendre vers le plus petit
Un des grands défis de la recherche en atomes froids est la miniaturisation. Aujourd’hui, les horloges à atomes froids mesurent plusieurs mètres de haut. Demain, le laser et le piège magnétique tiendront sur une puce à atomes de quelques microns. Des faisceaux d’ondes de matières, appelés lasers à atomes, seront extraits des condensats. Si leurs applications sont encore à définir, on pense déjà à la nanolithographie avec les atomes.
STIC : information et communications quantiques
Avec les atomes d’un condensat piégé dans un réseau optique, on peut créer des "bits" quantiques : ceci ouvre de nouvelles perspectives pour le traitement de l’information (ordinateurs et mémoires plus performants) et pour les communications (cryptographie quantique).
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