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. 

1. Couverture
2. Titre
3. Copyright
4. Dédicace
5. Avant-propos
6. PREMIÈRE PARTIE - UN ITINÉRAIRE INATTENDU
   1. CHAPITRE 1 - Une enfance en Algérie
      1. Les « Cohen de Tanger »
      2. Constantine
      3. Alger sous Vichy
      4. Le lycée Bugeaud
      5. Une famille chaleureuse
   2. CHAPITRE 2 - L'École normale supérieure
      1. Des professeurs exceptionnels
      2. L'école de physique théorique des Houches
      3. Une première année de recherche
      4. Une agrégation et un mariage
      5. Un service militaire scientifique
      6. Une thèse de doctorat sur le pompage optique
   3. CHAPITRE 3 - Enseignant à l'université de Paris
      1. Une nouvelle maîtrise de physique
      2. Un livre de mécanique quantique
      3. Le troisième cycle de physique atomique et statistique
      4. Le prix Nobel d'Alfred Kastler
   4. CHAPITRE 4 - Trente ans au Collège de France
      1. Une atmosphère exceptionnelle
      2. Vie de recherche et vie de famille
   5. CHAPITRE 5 - Le prix Nobel de physique
      1. Les atomes ultrafroids
7. SECONDE PARTIE - BREF SURVOL DE MES DOMAINES DE RECHERCHE
   1. CHAPITRE 6 - Quelques propriétés essentielles de la lumière et des atomes
      1. Ondes électromagnétiques et photons. La dualité onde-corpuscule
      2. La dualité onde-corpuscule étendue aux atomes
      3. Une autre grandeur physique importante : le moment cinétique
      4. L'effet Doppler
   2. CHAPITRE 7 - Lois de conservation dans les interactions atome-photons
      1. Conservation de l'énergie totale
      2. Conservation de l'impulsion totale
      3. Conservation du moment cinétique total
   3. CHAPITRE 8 - Utiliser la lumière pour manipuler le moment cinétique des atomes
      1. Naissance d'un laboratoire
      2. Double résonance
      3. Pompage optique
      4. Avantages des méthodes optiques
   4. CHAPITRE 9 - Déplacement et élargissement radiatifs de l'état fondamental
      1. Prédictions théoriques
      2. Observation expérimentale
   5. CHAPITRE 10 - La révolution des lasers
      1. Émission spontanée et émission stimulée
      2. De nombreux nouveaux domaines de recherche
   6. CHAPITRE 11 - Les forces radiatives exercées par la lumière sur les atomes
      1. Pression de radiation exercée par un faisceau résonnant
      2. Ralentissement d'un jet atomique
      3. Force associée à un gradient de déplacement lumineux
   7. CHAPITRE 12 - Utiliser la lumière pour refroidir les atomes
      1. Refroidissement laser-Doppler
      2. Refroidissement Sisyphe
      3. Refroidissement sub-recul par « états noirs sélectifs en vitesse »
         1. Marches au hasard anormales et statistiques de Lévy
   8. CHAPITRE 13 - Utiliser la lumière pour piéger les atomes
      1. Piège magnéto-optique
      2. Piège laser
   9. CHAPITRE 14 - Quelques applications des atomes ultrafroids
      1. Horloges atomiques de haute précision
         1. Aperçu sur la relativité générale
      2. Quand les atomes interfèrent
      3. La condensation de Bose-Einstein
   10. Conclusion
8. ANNEXES
   1. Appendice A - Superpositions linéaires d'états
      1. Premier exemple de superposition linéaire d'états
      2. Second exemple de superposition linéaire d'états
      3. Évolution temporelle d'une superposition linéaire d'états. Précession de Larmor
      4. Superpositions linéaires d'états et méthodes optiques
   2. Appendice B - Résonance magnétique
      1. États quantiques d'un spin 1/2 dans un champ magnétique statique
      2. Précession de Larmor
      3. Mouvement en présence d'un champ de radiofréquence tournant : précession de Rabi
      4. Impulsions de radiofréquence
      5. Imagerie par résonance magnétique (IRM)
         1. Exemple d'application du pompage optique en IRM
   3. Appendice C - Étude des déplacements lumineux et de la fluorescence de résonance dans le point de vue de l'atome habillé
      1. Déplacements et élargissements radiatifs
      2. Fluorescence de résonance
9. Brèves biographies des scientifiques mentionnés dans ce livre et aujourd'hui disparus
10. Pour plus de détails
11. Remerciements
12. Du même auteur chez Odile Jacob
13. Table