Panorama de la physique

Un panorama :

Serge Haroche,

leçon inaugurale

        Au cours des après-midis de cet été 2016, France Culture diffuse 40 des leçons inaugurales du Collège de France. C’est ainsi, qu’un peu par hasard, m’est tombé dans l’oreille la leçon prononcée par Serge Haroche le 13 décembre 2001 traitant de la physique quantique. En une heure, Serge Haroche, dressant le panorama du domaine d’application de la physique quantique, balaye beaucoup de thèmes dont il a été trait sur ce site. A ce stade, Serge Haroche n’entre pas dans les calculs et n’a donc pas l’occasion de citer les séries et transformations de Fourier ; les outils qu’il sera amené à utiliser  apparaîtront plus tard. Nonobstant, la méthode de séparation des variables pour la recherche des modes propres s’applique à l’équation de Schrödinger comme à celle de la chaleur ou celle des ondes. Trois équations différentes, mais trois équations qui ont en commun une propriété essentielle, la LINEARITE  -et Haroche prononce le mot-. C’est elle qui permet à la méthode de Fourier de réussir dans trois domaines si distincts du point de la physique, mais pas des maths, et c’est là l’intérêt de leur vision unificatrice (ce qui justifie le gagne-pain des mathématiciens, quoi!).

[Le lecteur peut se reporter à la page du Mathouriste : « Prélude à la Théorie Analytique, #0.2 » ; le parallèle est fait entre le cas des ondes et celui de la chaleur, et on y annonce, vers la fin, des applis modernes que l’auteur développera prochainement : « Quelques Applications Modernes de la Recherche des Modes Propres… Si la musique qui nous a servi d’illustration était du XXème siècle, la physique et les mathématiques utilisées dataient indiscutablement du XIXème …  L’élégante simplicité de la recherche de modes propres est-elle encore d’actualité dans la science récente? La réponse est oui… en trois exemples ! 1- Niveaux d’Énergie de l’Atome d’Hydrogène 2- Chaos en Météo : le Système de Lorentz 3- Héliosismologie, Ondes Gravitationnelles »

La démonstration de  la quantification des états d’énergie d’un atome d’hydrogène piégé dans un puits de potentiel utilise la méthode de Fourier, appliquée à l’équation de Schrödinger. On peut renvoyer le curieux AU Cohen-Tannoudji : Mécanique quantique.]

[Ce dont parle Haroche (ondes, corpuscules, interférences) est aussi brièvement évoqué dans la page sur Fresnel du même mathouriste, « des ondes partout », notamment dans un petit paragraphe « Fresnel et Fourier »-aux 2/3 de l’article-, où la citation de Lochak renvoie à Haroche qui nous occupe aujourd’hui : le « domaine » des séries de Fourier, c’est l’espace de Hilbert; or l’outil mathématique sans lequel il n’y a pas de Phy quantique, c’est l’espace de Hilbert!!! ]

 

Pour entendre cette leçon inaugurale, le mieux est de revenir à la source, c’est-à-dire au site du Collège de France :

https://www.college-de-france.fr/site/serge-haroche/inaugural-lecture-2001-12-13-18h00.htm

Les internautes qui n’ont pas la chance de bénéficier de bonnes transmissions peuvent se contenter d’accéder au podcast au site de France-Culture .

Serge Haroche

Serge Haroche

Serge Haroche, né le 11 septembre 1944 à Casablanca, est un physicien français travaillant dans le domaine de la physique quantique. Le 2 juin 2009, il reçoit la médaille d’or du CNRS. Le 9 octobre 2012, il est colauréat du prix Nobel de physique avec l’Américain David Wineland.

« Fasciné » par les mathématiques dont la simplicité élégante rend compte de « l’étrangeté quantique » – mieux que le langage, Serge Haroche se passionne très vite pour la physique atomique à son entrée à l’Ecole Normale Supérieure dans les années 1960. Dans le laboratoire Kastler-Brossel, il se spécialise dans l’optique quantique. Chercheur au CNRS, professeur à Paris VI et dans les plus grandes universités américaines, il dirige le groupe d’électrodynamique des systèmes simples au département de physique de l’ENS, de 1994 à 2000. De 2001 à 2015, il est titulaire de la chaire de physique quantique au Collège de France.

     Entre sa leçon inaugurale et celle de clôture donnée sur la lumière, Serge Haroche a reçu la médaille d’or du CNRS en 2009 et il a été co-lauréat du Prix Nobel de Physique pour ses « méthodes expérimentales novatrices » en 2012. Depuis 20 ans avec son équipe, il rêvait de construire un « piège à photons » qui les garde intacts. Une première expérience en 1996 le permet pendant moins d’un millième de secondes, mais c’est en 2006 qu’ils observent un photon unique pendant un dixième de seconde. Leur recherche passe sous les feux de la rampe. Cette même année 2012, il devient administrateur du Collège de France pour 3 ans. Les laboratoires de physique et de chimie ont été rénovés pour fabriquer un « incubateurs de jeunes chercheurs » en partenariat avec le CNRS.

(merci à Alain Juhel qui a relu cette page et a permis de la compléter)

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