KASTLER ALFRED (1902-1984)

Physicien français, né le 3 mai 1902 à Guebwiller (alors en Allemagne), professeur à l'université de Paris et à l'École normale supérieure (ENS), Alfred Kastler a obtenu le prix Nobel de physique en 1966 pour « la découverte et le développement de méthodes optiques dans l'étude des résonances hertziennes des atomes ». La plus connue de ces méthodes porte le nom imagé de « pompage optique », et elle a suscité de nombreuses applications en physique atomique.

Après des études secondaires à Colmar, l’Alsace étant redevenue française, Alfred Kastler passe le baccalauréat en 1920. Entré à l’École normale supérieure, à Paris, en 1921, il y est l'élève d'Eugène Bloch, qui l'initie aux nouvelles théories quantiques, alors rarement enseignées en France. Il est agrégé de physique en 1926. Après avoir travaillé durant cinq années dans l'enseignement secondaire, successivement à Mulhouse, Colmar et Bordeaux, il se voit confier un poste d'assistant à l'université de Bordeaux par Pierre Daure, qui l'incite à préparer une thèse sur la polarisation de la lumière de fluorescence de l'atome de mercure, excité par échelon.

En 1936, Kastler soutient à Paris sa thèse de doctorat, « sur la fluorescence visible de la vapeur de mercure » et est nommé maître de conférences à l'université de Clermont-Ferrand, puis, deux ans plus tard, professeur à l'université de Bordeaux ; en 1941, il est appelé à Paris, au laboratoire de physique de l’ENS, par Georges Bruhat en remplacement de Pierre Auger, parti aux États-Unis. Le reste de sa carrière se déroule à Paris, et plus particulièrement au sein de la faculté des sciences et du laboratoire de physique de l’ENS.

En 1949, il publie pour la première fois, en collaboration avec son élève Jean Brossel, le principe d'une méthode optique de « détection de la résonance magnétique des états excités », que l'on appellera par la suite la méthode de double résonance.

En 1951, ils montent ensemble une expérience pour tester cette méthode, et, en août 1952, ils observent pour la première fois l'inégalité des populations prévue sur les atomes de sodium d'un jet atomique, puis, aussitôt en 1953, la résonance magnétique.

Si fines que soient les expériences de physique atomique, elles portent presque toujours sur un très grand nombre d'atomes, et leurs résultats dépendent de la manière dont ceux-ci se répartissent entre les différents états possibles. Dans les conditions ordinaires, cette répartition est imposée par des lois statistiques précises qui déterminent le nombre d'atomes appartenant à chaque niveau d'énergie, soit, en langage scientifique, les populations de chaque niveau d'énergie. La méthode de pompage optique consiste à irradier les atomes avec une lumière spécialement adaptée, qui a pour effet de modifier leur répartition entre leurs divers états possibles, c'est-à-dire encore, de modifier les populations de chaque niveau d'énergie. L'irradiation lumineuse fait ainsi passer les atomes d'un niveau d'énergie à un autre, de la même manière qu'une pompe fait passer les gouttes d'eau du fond du puits au niveau du réservoir à remplir. Cette modification des populations des niveaux d'énergie se traduit, de manière très sensible, dans les expériences. Elle permet de mettre en évidence de très nombreux phénomènes concernant la structure interne des atomes et leur interaction avec les ondes électromagnétiques (ondes radio ou lumineuses). Les applications de la méthode de pompage optique se sont rapidement développées – l’exemple le plus connu étant les lasers – et ont permis un enrichissement considérable de notre connaissance des structures atomiques. En outre, certaines applications techniques découlent aussi de la méthode de pompage optique (magnétométrie, étalons de fréquence).[...]