HAROCHE SERGE (1944- )

Né le 11 septembre 1944 à Casablanca, Serge Haroche intègre en 1963 l'École normale supérieure (E.N.S.), où il passe l'agrégation de physique et un doctorat de troisième cycle. Entré au C.N.R.S., il soutient, en 1971, un doctorat d'État préparé sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji. Il est nommé professeur à l'université Pierre-et-Marie-Curie en 1975. Il occupe la chaire de physique quantique du Collège de France depuis 2001, prestigieux établissement d’enseignement et de recherche dont il deviendra l’administrateur, élu par ses pairs le 1^er septembre 2012. Il fut également maître de conférences à l'École polytechnique (1973-1984), professeur à l'université Yale (1984 -1993) et à l'E.N.S. (1982-2001).

Serge Haroche a été directeur du département de physique de l'E.N.S. (1994-2000) et membre de l'Institut universitaire de France (1991-2000). Il est membre de l'Académie des sciences depuis 1993. Il a reçu de nombreux prix internationaux (Einstein Prize for laser science 1988, Humboldt Award 1992, Quantum Electronics Prize EPS 2002, Townes Prize 2007...) et le prix Jean-Ricard de la Société française de physique (1983). Ses travaux ont été couronnés en 2009 par la médaille d'or du C.N.R.S. En 2012, Serge Haroche reçoit le prix Nobel de physique avec son collègue américain David J. Wineland pour « l'invention de méthodes expérimentales révolutionnaires, qui permettent de mesurer et de manipuler des systèmes quantiques individuels ».

Toute la carrière scientifique de Serge Haroche a été consacrée à l'étude de l'interaction lumière-matière. Avec des expériences de plus en plus sophistiquées, il a étudié des systèmes de plus en plus simples, jusqu'au point où la matière n'est composée que d'un atome et du rayonnement d'un photon. À ce stade, ces expériences illustrent directement les postulats fondamentaux de la physique quantique.

Les premiers travaux de Serge Haroche ont porté sur l'atome habillé, qui sera un guide pour toute son exploration du monde quantique. C'est un cadre théorique d'une grande élégance qui traite l'interaction matière-rayonnement en considérant atome et champ comme un seul système quantique.

Après un séjour postdoctoral dans le groupe d'Arthur Shawlow à l'université Stanford, où il s'initie aux premiers lasers à colorants, Haroche fonde, à l'E.N.S., un groupe dont l'activité se partage entre l'étude de la super-radiance (émission optique collective d'un ensemble d'atomes excités, bien plus rapide que celle d'un atome unique) et celle de la spectroscopie des niveaux de Rydberg – niveaux d'excitation dans lesquels un électron est placé sur une « orbite » géante, de la taille d'un micro-organisme. Ces niveaux sont très fortement couplés à un rayonnement de longueur d'onde millimétrique (fréquence de quelques dizaines de gigahertz). Cela permet d'étudier la super-radiance de ces atomes, dans l'espace libre d'abord, puis dans une cavité résonnante qui renforce le couplage atome-rayonnement et donne à observer des effets maser avec quelques centaines d'atomes seulement.

Serge Haroche observe en 1983 que, même pour un atome unique, l'émission est accélérée par une cavité de qualité suffisante. Cette première manifestation expérimentale d'un effet prévu par Edward M. Purcell en 1947 marque la naissance de l'électrodynamique quantique en cavité (E.D.Q.C.). Les propriétés radiatives des atomes, comme la durée de vie des niveaux excités, ne sont pas des données immuables. Elles peuvent être altérées si les atomes sont placés dans des boîtes conductrices qui modifient la structure du champ. Cette idée a été rapidement étendue aux longueurs d'onde optiques (en particulier avec les expériences de Haroche à l'université[...]