Le service acc&ss Paris Centre, en collaboration avec le service de la Vie de Campus et le Club des Chercheurs, a décidé de mettre en lumière les sujets de recherche des doctorants et chercheurs résidant à la Cité internationale universitaire de Paris, en leur proposant une série de concours.

Le premier concours les a invités à illustrer leur sujet de thèse en une photo.

Pour participer, il leur fallait :

• prendre une photo qui pour eux illustrait le mieux leur sujet
• accompagner cette photo d’une phrase décrivant leurs recherches.

A la rencontre du gagnant du premier concours

Le gagnant de ce premier concours est Husain Ahmed, résident de la Maison des étudiants de la francophonie.

La photo du gagnant

Je suis en train de construire une machine appelée “simulateur quantique” pour connaître le monde invisible et magique de la mécanique quantique à l’aide des atomes les plus froids, proches du zéro absolu, créés par des lasers.

Husain Ahmed

L’équipe d’acc&ss Paris Centre lui a posé quelques questions 🙂

Bonsoir Husain ! Peux-tu te présenter en quelques mots ?

J’ai 28 ans, je suis Indien, je viens de Delhi, je suis arrivé en France il y a deux mois. C’est mon premier séjour à l’étranger ! Je suis en première année de doctorat au sein du Laboratoire de physique des lasers de l’Université Sorbonne Paris Nord, situé à Villetaneuse.

Qu’est-ce qui t’a incité à faire un doctorat ?

J’ai commencé par faire une licence en sciences de l’ingénieur. A l’époque je voulais « construire », mais j’ai ensuite eu envie de « comprendre ». Je me suis donc lancé dans un master en astrophysique, puis j’ai souhaité poursuivre mes études en doctorat. Et pour comprendre l’univers à l’échelle des atomes (et en-dessous des atomes !), il faut étudier la mécanique quantique.

Pourquoi as-tu visé la France pour faire ton doctorat ?

La France est très réputée dans le domaine de la physique des lasers. Un grand nombre de laboratoires de recherche dans ce champ se trouvent ici, en particulier à Paris et en Île-de-France. C’est d’ailleurs un Français, Claude Cohen-Tannoudji, qui a gagné le prix Nobel de physique précisément dans la spécialité que j’étudie, le refroidissement des atomes par laser, en 1997.

Venons-en justement à ton sujet de thèse… Comment expliquerais-tu brièvement ce qu’est la mécanique quantique ?

Il s’agit de la théorie fondamentale qui décrit et explique le comportement des particules au niveau atomique et subatomique.

Pour rappel, tout corps/objet est composé d’atomes. Un atome est lui-même composé d’un noyau contenant des protons et des neutrons, et d’un nuage d’électrons entourant ce noyau. Les atomes s’agitent constamment ! Pour étudier les lois de la mécanique quantique, il faut donc les immobiliser.

Mais comment immobilise-t-on des atomes ?

J’utilise le laser, sur des atomes de strontium fermionique.

Le laser a deux fonctions :

• Refroidir les atomes 
• Piéger ces atomes

1. Le refroidissement :

La lumière est composée de photons. Lorsqu’un atome est frappé par un photon, il l’absorbe et en expulse un autre. En faisant ceci, il perd de l’énergie. Au bout d’un moment, l’atome perd de la vitesse et donc refroidit.

La température de mes atomes de strontium est ainsi abaissée à quelques nano kelvin (un nano kelvin = 0,000000001 K). Pour rappel, 0 K correspond au zéro absolu, c’est-à-dire la température la plus basse qui puisse exister soit -273°C !

En refroidissant, ces atomes deviennent « silencieux » (on parle de « réduction du bruit ») et par conséquent tous cohérents.

2. L’immobilisation des atomes :

Le laser est placé face à un miroir qui va réfléchir les rayons reçus : je créé de cette façon un « réseau optique » (optical lattice en anglais) formé par les ondes du faisceau :

Les atomes (en bleu) ralentis et refroidis se retrouvent ainsi piégés dans le creux des « vagues » du faisceau, prêts à être étudiés, manipulés et sujets à expérience.

Quelle est l’utilité de l’examen de ces atomes ultra-froids dans notre quotidien ?

Ils nous aident entre autres à étudier la supraconductivité. La supraconductivité permet notamment le transport d’électricité sans perte d’énergie, et la future fabrication d’ordinateurs quantiques capables de réaliser des calculs qui nous prendraient à l’heure actuelle des millions d’années !

L’étude des atomes ultra-froids sera aussi la clé pour comprendre le lien entre la mécanique quantique et la gravité.

Merci pour ces réponses ! Tu es un très bon enseignant 🙂

Je souhaite en effet enseigner parallèlement à mes recherches. Pour moi l’enseignement est partie intégrante de la recherche. Je ne vois pas de sens à ces recherches si je ne partage pas mes connaissances !