Lauréats des prix Jeunes Chercheurs/euses 2015

L’observation d’interférences lumineuses est une illustration classique d’un cours de physique ondulatoire et s’explique par le fait que chaque photon du faisceau lumineux peut parcourir l’interféromètre par deux chemins possibles de longueurs proches. Observer des effets d’interférence qui ne peuvent s’expliquer qu’au travers de chemins parcourus par deux photons est déjà beaucoup plus rare. Observer de tels effets avec des atomes et non des photons encore plus.

C’est ce qu’a réalisé Raphael Lopes pendant sa thèse en mettant au point un montage expérimental où des paires d’atomes ultra-froids sont envoyés sur une séparatrice pour atomes. Si les atomes de la paire arrivent chacun sur une voie d’entrée différente de la séparatrice et en même temps, alors ils vont forcément ressortir de la séparatrice ensemble si les atomes sont des bosons. Cet effet, appelé Hong-Ou-Mandel du nom des physiciens l’ayant observé la première fois avec des paires de photons, ne peut pas être expliqué en physique classique ; c’est un phénomène purement quantique lié à la notion d’indiscernabilité et d’intrication.

Le principe de Landauer introduit en 1961 par Rolf Landauer stipule que toute action entraînant une modification irréversible de l’information que l’on a sur un système s’accompagne d’une augmentation d’entropie de k_BT Ln(2) par bit d’information. Antoine Bérut a vérifié expérimentalement ce principe pour la première fois en développant un dispositif expérimental complexe mais particulièrement astucieux: l’élaboration d’un piège optique pour une particule colloïdale composé de deux puits de potentiel qui transite vers un seul (perte d’information) par frottement visqueux. Le principe est vérifié asymptotiquement pour un temps de transit infini.

Par ailleurs, dans le cadre des nombreuses configurations expérimentales étudiées durant la thèse, la modulation de la distance entre les puits de potentiels a notamment permis d'appliquer une force effective entre deux particules et de tester différents modèles statistiques en étudiant en particulier leurs interactions d'origine hydrodynamique.

Le jury a souligné la contribution exceptionnelle d’Antoine Bérut à la physique statistique des systèmes hors équilibre, et c'est donc à l'unanimité que qu'il a été décidé de lui attribuer le Prix Saint Gobain 2015.

Le lien vers sa thèse :   https://hal-ens-lyon.archives-ouvertes.fr/tel-01192759/document