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Physique des Atomes Refroidis par Laser

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Le groupe de Physique des Atomes Refroidis par Laser existe depuis 1994. Il s’insère dans une « niche écologique » du paysage Français de la physique des atomes froids qui est l’étude des dynamiques chaotiques avec des systèmes à atomes froids.

Dans les systèmes classiques une dynamique chaotique au sens propre (présentant de la sensibilité aux conditions initiales) peut se manifester. Elle est intimement liée à une non-linéarité du système, comme celle rencontrée dans les effets collectifs du piège magnéto-optique. Les systèmes quantiques décrits par l’équation de Schrödinger ne présentent pas de non linéarité, et donc pas de sensibilité aux conditions initiales ; le terme « chaos quantique » désigne donc le comportement quantique des systèmes dont l’analogue classique est chaotique.

Plus récemment, la réalisation expérimentale des condensats de Bose-Einstein a ouvert la porte à l’étude des dynamiques quantiques véritablement chaotiques, ces systèmes étant décrits par une variante de l’équation de Schrödinger non linéaire nommée équation de Gross-Pitaevskii, et peuvent donc exhiber des exposants de Lyapunov positifs. Ces lignes de recherche constituent la trame de fond des activités menées au sein de notre groupe.

La distinction indiquée ci-dessus entre des systèmes chaotiques d’atomes froids s’est tout naturellement inscrite dans la structure du groupe, formé de deux équipes :

  • L’équipe « chaos quantique », dont les études se trouvent sur le versant quantique de la problématique ;
  • L’équipe « instabilités » qui en explore plutôt le versant classique (cette distinction n’étant cependant pas imperméable).

En plus de ces deux équipes, une activité dédiée aux fibres optiques s’est développée, en collaboration avec l’équipe Photonique du PhLAM. Il ne s’agit pas à proprement parler d’une activité « atomes froids » mais elle a des liens étroits avec l’activité de l’équipe chaos quantique, par exemple en ce qui concerne la mise en place de sources « télécom doublé » adaptées à la manipulation d’atomes de Rubidium ou de Potassium.

Le groupe PARL forme une des cinq « thématiques » du laboratoire ; Pascal Szriftgiser en est le responsable (depuis janvier 2014). A l’intérieur du groupe les équipes sont gérées de façon plutôt collégiale, l’habitude du dialogue constructif s’étant bien installée depuis plusieurs années. De par sa taille encore petite et son unité « géographique » au sein du laboratoire, le groupe a une organisation souple, où les échanges se font par des discussions informelles. Le groupe organise régulièrement des séminaires avec des invités extérieurs (responsable : Jean-François Clément), qui permettent de brasser les idées et les confronter aux points de vue des invités.

Le groupe PARL a participé très activement à la construction du projet de Labex CEMPI (Centre Européen pour les Mathématiques, la Physique et leurs Interactions) et joue un rôle important dans les activités de ce Labex, en particulier via le groupe de travail NLSE (Nonlinear Schrödinger Equation) regroupant des physiciens (des thématiques Atomes Froids, Dynamique Non Linéaire et Photonique) et des mathématiciens du laboratoire Painlevé.

Le groupe s’est aussi impliqué dans la construction du GDR Atomes Froids, crée en 2012, et qui contribue à fédérer cette communauté, notamment en permettant une intégration accrue entre les équipes parisiennes et les équipes de province. Depuis de nombreuses années (et maintenant dans le cadre du GDR Atomes Froids), le groupe propose une formation aux nouveaux doctorants de toute l’Europe, travaillant dans le domaine, en organisant une école PréDoctorale aux Houches.

Le groupe PARL occupe donc une place de premier plan dans le paysage français des Atomes Froids. La série très complète d’études menées depuis 2008 sur la transition d’Anderson dans les systèmes quantiquement chaotiques a considérablement augmenté sa visibilité internationale. Son récent renforcement en termes de potentiel humain, le soutien financier aux niveaux local et national et les projets qui s’y développent actuellement sont les garants de la pérennité de cette position dans un domaine à très forte compétition nationale et internationale.

Equipes:

Les pages internet des équipes sont disponibles:

Biliographie:

Membres

Le groupe PARL compte actuellement 7 permanents : 5 travaillent sur le chaos quantique (Radu Chicireanu, Jean-François Clément, Jean-Claude Garreau, Pascal Szriftgiser et Véronique Zehnlé ; Pascal Szriftgiser étant aussi responsable de l’activité fibres optiques), deux sur les instabilités (Daniel Hennequin et Philippe Verkerk). Jean-François Clément (MCF) et Radu Chicireanu (CR2) ont été recrutés respectivement en 2010 et 2011, et sont venus palier à un déficit chronique de personnel dont souffrait l’équipe chaos quantique depuis plusieurs années.

Chaos quantiqueInstabilités
Radu CHICIREANU (CR) Daniel HENNEQUIN (CR)
Jean-François CLEMENT (MCF) Philippe VERKERK (DR)
Jean-Claude GARREAU (DR)
Pascal SZRIFTGISER (DR)
Véronique ZEHNLE (PR)