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© J. Chatin/Photothèque

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"À l'impossible je suis tenu", s'exclamait ­l'Orphée de Jean Cocteau. De ce cri du cœur, Alain Aspect aurait pu faire sa devise. Car à 58 ans, le médaillé d'or 2005 du CNRS a conquis de multiples Everests d'une discipline des plus obscures pour les profanes : la physique quantique. Dans son bureau de l'Institut d'optique d'Orsay, c'est pourtant avec simplicité qu'il nous ouvre les portes de son monde. « Les concepts de la physique quantique sont très choquants pour l'intuition,prévient le directeur de recherche au CNRS, membre de l'Académie des sciences et de celle des technologies. Mais rassurez-vous, on finit par s'y habituer ! » Retour sur un parcours lumineux.

« Je suis une illustration du stéréotype français, celui du petit provincial qui quitte son village de Gascogne pour monter à la capitale », s'amuse Alain Aspect. Fasciné dès l'âge de dix ans par ses premiers contacts avec la science et la technologie, le jeune admirateur de Jules Verne en redemande, plus que ne peut lui offrir sa région agricole. En attendant, il démonte son vélo pour en comprendre les rouages : « J'avais parfois du mal à reconstituer ce que je désos­sais », avoue-t-il en riant. En ce début d'automne, le chercheur affable nous conte ses débuts, paroles ponctuées de doux sourires nostalgiques.

PREMIERS EXPLOITS

En 1965, il entame des études brillantes à l'École normale supérieure (ENS) de Cachan et à l'univer­sité d'Orsay. Après l'agrégation et une thèse en holographie¹, le jeune coopérant part enseigner la physique au Cameroun. Il s'initie alors à la physique quantique moderne, grâce au livre ­Mécanique quantique, de Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu et Franck Laloë. Une révélation. En 1982, huit ans après son retour, il procède à des expériences devenues célèbres, qui valident le phénomène d'« intrication quantique » pour des paires de photons jumeaux (voir encadré). Dans la lancée, il parvient avec Philippe Grangier, un de ses étudiants de l'époque, à produire des photons uniques à des instants déterminés, une première mondiale… Et à mettre en évidence le principe de « dualité onde-particule pour un photon unique », qui affirme qu'un photon passe en deux endroits à la fois, même si on ne peut l'observer qu'en une seule position. Combien se seraient contentés du confort de ces succès scientifiques, qui lui vaudront notamment le prix de la Commission internationale d'optique ? Alain Aspect procède, lui, à un changement de voie plutôt inattendu.

L'AVENTURE DES ATOMES FROIDS

En 1985, Claude Cohen-Tannoudji l'entraîne dans le domaine prometteur du refroidissement d'atomes par laser. Au Laboratoire Kastler Brossel (LKB) de l'ENS, les deux chercheurs vont développer un procédé de refroidissement dit « sub-recul ». Explications : pour refroidir des atomes au maximum, il faut réduire leur vitesse d'agitation au plus près de ce qu'on croit alors être une limite ultime : la « vitesse de recul » d'un atome quand il émet un seul photon. Mais quand il rend sa copie, Alain Aspect a allégrement franchi ce seuil supposé, et a atteint le stade du microkelvin, un millionième de degré au-dessus du zéro absolu ! Dix ans plus tard, à Stockholm, son mentor, déjà médaillé d'or du CNRS, reçoit le prix Nobel de physique. Dans la salle, Alain Aspect et ses compagnons de l'aventure des atomes froids, Jean Dalibard et Christophe Salomon, chercheurs au CNRS, sont aux anges : « nous étions les trois mousquetaires de Claude », s'amuse-t-il en lissant sa moustache digne de ­d'Artagnan. Mais entre-temps, notre chercheur est parti sous d'autres cieux. Ceux d'Orsay, à l'Institut d'optique, où grâce au soutien du CNRS, il a monté en 1992 un groupe d'optique atomique avec les scientifiques Nathalie Westbrook, Robin Kaiser, et Chris Westbrook. Leur but ? Utiliser le refroidissement laser pour refaire avec les atomes ce que l'on sait déjà faire en optique avec les photons.

NOUVEAU VIRAGE

En 1995, survient une révolution « comparable à ­l'invention du laser pour l'optique classique » : la création aux États-Unis du premier condensat de Bose-Einstein gazeux, un ensemble d'atomes ultra-froids unis dans le même état quantique ². Bientôt, son équipe se tourne vers cet eldorado et, renforcée par Philippe Bouyer, recruté sur un poste CNRS, fait naître en 1998 un condensat de rubidium. Et ce, grâce à un électro-aimant réalisé par le ­laboratoire Satie (ex-Lesir) ³ « qui permet de diviser par dix la puissance électrique nécessaire, et ouvre la voie aux condensats transportables ». Se profilent alors des ­recherches excitantes, notamment sur les lasers à atomes que le groupe d'Orsay décrit en généralisant les méthodes inventées pour les lasers classiques. Ou encore sur les condensats miniatures, intégrés sur des puces atomiques⁴ développées avec le Laboratoire de physique et nano­structures de Marcoussis. En parallèle, nos chercheurs réalisent en 2001 une première mondiale en obtenant un condensat d'atomes ­d'hélium métastable ⁵. Ces atomes, Alain Aspect et ses collègues ont appris à les détecter séparément, « une avancée qui rappelle le comptage de photons dans les années cinquante, point de départ de l'optique quantique moderne ». Et qui aboutit à un exploit plus récent : l'observation de la tendance qu'ont certains atomes, pourtant indépendants, à se faire détecter ensemble, « un phénomène de groupement découvert avec les photons en 1956 ».

UNE PASSION À PARTAGER

Infatigable, l'homme aux multiples vies scientifiques a conservé sa curiosité originelle. Une preuve ? De l'observation des étoiles à la lecture des articles d'Einstein, de Schrödinger ou de Galilée, la culture­ scientifique est souvent au cœur de son temps libre. Un plaisir partagé avec ses amis, ses collègues et, plus surprenant, le député de sa circonscription, mais aussi les industriels – « des contacts essentiels pour faire tomber les préjugés » – et surtout… ses élèves. « Quel bonheur de préparer un cours ! lance l'heureux professeur de l'École polytechnique. On est obligé d'aller au fond des choses car, sait-on jamais, un étudiant inspiré va peut-être vous poser la question gênante. » Mais le passionné sait aussi s'adresser à un public moins averti, comme ce soir d'hiver 2004, à Gap, quand trois cents personnes motivées par l'association Quasar vinrent l'écouter alors qu'il faisait – 20 °C. « C'est notre devoir de faire circuler la culture scientifique dans la société. Ne serait-ce que parce qu'elle nous finance… » La voix se fait plus ferme pour évoquer un certain climat de rejet de la science : « Grâce à elle, je vis dans des conditions incomparablement meilleures que mon aïeul, paysan pyrénéen », affirme l'homme, lui-même sept fois grand-père. À l'origine du laser, du transistor ou encore des circuits intégrés, la physique quantique a pris part à ce progrès : selon lui, « elle est même à la base des nouvelles technologies de l'infor­mation et de la communication ». L'allusion entraîne son regard vers l'écran. « Oh quel bon choix ! » La phrase soudaine vient saluer l'information attendue : l'annonce du prix Nobel de physique 2005. Père fondateur de l'optique quantique moderne, l'américain Roy Glauber en est le lauréat, avec Jan Hall et Ted Hänsch, deux « génies des lasers », selon notre médaillé visiblement ému. Où sera-t-il dans un an ? « Il est dérisoire de vouloir planifier une vie de chercheur, conclut-il. Il y a trop de hasards, d'opportunités qu'il faut savoir saisir. Et dans mon cas, j'ai eu beaucoup de chance. » Il en faudrait aussi pour deviner les futures missions impossibles que se fixera notre homme. Aussi insaisissable que les particules lumineuses qu'il affectionne tant.

Matthieu Ravaud