En mécanique classique, pas d'effet sans force. Mais en mécanique quantique, des phases dites « géométriques » peuvent complètement changer le résultat d'une mesure, même si ces phases existent alors qu'aucune force ne s'exerce sur le système ! Une première phase géométrique fut proposée théoriquement en 1959 par Aharonov et Bohm et son existence fut confirmée rapidement par des expériences avec des électrons. Une seconde phase, découverte par Aharonov et Casher en 1984, a été également observée par diverses expériences d'interférences utilisant des neutrons, des molécules et des atomes. Enfin, une troisième phase a été prédite par He, McKellar et par Wilkens en 1993-1994, mais elle n'avait pas été observée jusqu'à ce jour.

En utilisant un interféromètre à atomes, une équipe de recherche du laboratoire Collisions-Agrégats-Réactivité de l'Université Paul Sabatier, Toulouse, a mis en évidence expérimentalement cette troisième phase. Elle a vérifié certaines de ses propriétés, en particulier que cette phase est indépendante de la vitesse des atomes, une propriété caractéristique des phases « géométriques ». L'interféromètre à atomes utilise des faisceaux lasers pour séparer en deux bras puis pour recombiner les ondes d'atomes de Lithium. La particularité de cet interféromètre est que les deux bras sont complètement séparés dans l'espace de façon à pouvoir disposer une électrode entre les deux bras, ce qui est nécessaire pour induire la phase géométrique He-McKellar-Wilkens. Cette phase est détectée lorsque l'onde ayant subi ce déphasage est recombinée avec l'onde de référence passée dans l'autre bras. Ce travail a fait l'objet de deux publications dans la revue Physical Review Letters.

Contact :

Jacques Vigué

Laboratoire Collisions, Agrégats, Réactivité Institut de Recherches sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes Université Paul Sabatier, Toulouse e-mail : [email protected]