Le Laboratoire Kastler Brossel

Statuts du laboratoire

Le Laboratoire Kastler Brossel (LKB) est une Unité Mixte de Recherche associée à l’Ecole Normale Supérieure, au CNRS et à l’Université Pierre et Marie Curie. Elle devrait également être associée prochainement au Collège de France.
Le LKB est un des acteurs majeurs de la physique fondamentale des systèmes quantiques dans le monde, couvrant de nombreux sujets de recherche depuis les tests fondamentaux de la théorie quantique jusqu’à ses applications.
Soixante ans après sa fondation par Alfred Kastler et Jean Brossel, le laboratoire joue toujours un rôle central dans la compréhension des phénomènes quantiques en développant de nombreux thèmes nouveaux dans les domaines des gaz quantiques, des milieux denses ou complexes, de l’information et de l’optique quantique, des tests des interactions fondamentales et de la métrologie.
Le laboratoire compte 3 prix Nobel (A. Kastler, C. Cohen-Tannoudji, S. Haroche), 4 médailles d’or CNRS (A. Kastler, J. Brossel, C. Cohen-Tannoudji, S. Haroche), 3 médailles d’argent (F. Biraben, D. Delande, A. Lambrecht), 6 Académiciens des Sciences, 3 Professeurs au Collège de France (C. Cohen-Tannoudji, S. Haroche, J. Dalibard) et plusieurs membre de l’Institut Universitaire de France.

Thématiques de recherche

L’activité du laboratoire Kastler Brossel est structurée autour de cinq axes :
Gaz quantiques : le développement spectaculaire des techniques de manipulation et de refroidissement d’atomes par des champs électromagnétiques a conduit à l’émergence d’une nouvelle thématique, les gaz quantiques. Une idée directrice de nos recherches consiste à utiliser ces gaz quantiques aux propriétés bien contrôlées pour simuler des situations inspirées de la physique de la matière condensée et encore mal comprises.
Cet axe se découpe en plusieurs thématiques : les microcircuits à atomes, les gaz de Fermi ultra-froids, les condensats de Bose-Einstein et les systèmes quantiques complexes.

Information et optique quantique : cet axe regroupe quatre équipes qui s’intéressent à différents aspects liés aux concepts fondamentaux de la mécanique quantique et aux conséquences des fluctuations quantiques. Les thèmes abordés sont l’électrodynamique quantique en cavité, l’optique quantique, les effets quantiques de la pression de radiation (couplage optomécanique, force de Casimir), les liens entre fluctuations quantiques et gravitation.

Atomes dans des milieux denses et complexes : les outils performants et les méthodes de la physique atomique permettent de contribuer de manière originale et approfondie à l’étude de systèmes denses et complexes. Cet axe s’intéresse aussi à enrichir les travaux sur les atomes et leurs propriétés en exploitant les connaissances et les techniques issues de la physique de la matière condensée.

Tests des interactions fondamentales et métrologie : les mesures de haute précision permettent de tester les théories fondamentales comme l’électrodynamique quantique ou la gravitation, et de déterminer les constantes fondamentales de la physique. Cet axe de recherche est composé de deux groupes s’intéressant à la métrologie de systèmes simples tels que l’atome d’hydrogène, des atomes froids ou des ions. Il existe aussi de fortes activités transverses sur la gravitation avec des équipes des autres axes (projet GBAR, mission spatiale PHARAO-ACES, interféromètre gravitationnel VIRGO).

Frontières et applications
S’appuyant sur leur maîtrise des concepts fondamentaux de la physique, plusieurs équipes explorent les frontières de leur domaine de recherche et développent des méthodes intéressant d’autres disciplines (biologie, médecine, spatial) ou des technologies innovantes, au sein de larges collaborations internationales ou grâce à des partenariats industriels.

Principales collaborations

Le laboratoire a développé de nombreuses collaborations nationales, notamment grâce à des programmes de l’ANR. Il est impliqué au niveau local et national dans les Universités et à l’Ecole Normale, dans plusieurs Idex, Labex et Equipex. Il participe à de nombreuses instances : IFRAF (Institut Francilien de Recherche sur les Atomes Froids), SFP, SFO, CoNRS, etc.
Il a également une forte visibilité à l’international (Etats-Unis, Allemagne, Italie, Japon, Brésil, Australie, etc.) et notamment en Europe puisqu’il est titulaire de 7 contrats de recherche ERC.

Publications marquantes

Plus de 100 publications dans des journaux à très fort impact (Nature, Science, Phys. Rev. Lett.), au cours des 5 dernières années; plus de 6500 citations par an.