1La lumière, sous forme d’ondes électromagnétiques de fréquences variées, est le principal canal des informations que nous recevons du monde qui nous entoure. C’est par elle que nous observons l’Univers, que nous communiquons, et que nous découvrons l’essentiel du monde physique. Elle joue ainsi un rôle essentiel en science. C’est aussi par le jeu de la lumière sur la surface des peintures ou sur le modelé des sculptures que se créent et se transmettent les émotions de l’art. Cette prééminence de la lumière sur toute forme de perception est reconnue depuis des temps immémoriaux. C’est ainsi que la Genèse fait de la lumière la première création de la divinité. Au début il n’y avait rien, nous dit la Bible, « la Terre était informe et vide » et Dieu dit « que la lumière soit, et la lumière fut ». « Il n’y avait toujours rien, mais on pouvait le voir beaucoup mieux » ajoute une humoriste manquant de révérence pour le texte sacré. Cette boutade illustre une évidence : la lumière ne saurait exister sans la matière qui en est la source, qui l’absorbe ou la diffuse. Ainsi l’étude de la lumière est intimement liée à celle des atomes avec lesquels elle interagit. La chaire que nous inaugurons aujourd’hui, intitulée « Atomes et rayonnement », traite donc d’un sujet très vaste, essentiel pour la physique et au-delà, dans bien d’autres formes de la connaissance et du savoir.

2On pourrait penser que tout est connu de la lumière et de ses interactions avec la matière. Les équations de Maxwell, établies il y a cent cinquante ans, décrivent de façon très précise l’interaction des charges électriques avec les ondes électromagnétiques. La découverte des lois quantiques, il y a cent ans, nous a fait comprendre la nature des processus par lesquels les atomes émettent et absorbent la lumière, et la version moderne de l’électromagnétisme, l’électrodynamique quantique, décrit avec une précision extraordinaire, en remarquable accord avec l’expérience, l’ensemble des phénomènes qui impliquent la lumière au niveau microscopique. Des avancées technologiques remarquables des cinquante dernières années – le laser, l’imagerie par résonance magnétique (IRM), les horloges atomiques et le GPS –, sont des retombées directes de l’électrodynamique quantique, dont nous bénéficions tous les jours.

3Notre familiarité avec ces appareils de la vie quotidienne peut nous laisser penser que la lumière est en quelque sorte tombée dans le domaine public des choses acquises et que le front de la science s’est déplacé vers des terres plus incertaines, reléguant l’optique au champ de la physique appliquée. Nous avons souvent entendu cette thèse qui veut faire de la physique atomique une supertechnologie au service des autres sciences. Cette affirmation est pourtant régulièrement démentie depuis une cinquantaine d’années par les renaissances périodiques de la physique atomique et de l’optique quantique, une science fondamentale ouvrant des portes insoupçonnées vers de nouveaux champs de la connaissance.

4Jean Dalibard, que nous accueillons aujourd’hui pour sa leçon inaugurale au Collège de France, est l’un des physiciens responsables de cette vitalité constamment renouvelée de la physique atomique et de l’optique quantique. Ancien élève de l’ENS, il a fait sa thèse de physique sous la direction de notre collègue Claude Cohen-Tannoudji. Il est ensuite entré au CNRS où il a fait toute sa carrière. Il est aujourd’hui directeur de recherche au laboratoire Kastler-Brossel de l’ENS, où il dirige un groupe d’étudiants et de jeunes chercheurs. En parallèle, Jean Dalibard est professeur à l’École polytechnique. Il est membre de l’Académie des sciences, où il a été nommé très jeune. Il a reçu de nombreux prix et distinctions français et internationaux.

5Cher Jean, je vais arrêter là cette énumération de titres et d’honneurs pour dire quelques mots plus personnels. J’ai pu au cours des trente dernières années apprécier non seulement tes qualités de physicien, de passeur des idées et des idéaux de la science, mais aussi tes qualités humaines qui s’expriment dans toutes tes relations professionnelles et amicales. Tout le monde va pouvoir se rendre compte, en écoutant ta leçon inaugurale, de ces qualités exceptionnelles et de tes contributions essentielles à la physique des atomes froids, ce domaine si riche de la physique d’aujourd’hui que tes recherches font rayonner en France et dans le monde.

6Je ne parlerai pas ici de tes travaux. Tu le feras mieux que moi dans ta leçon inaugurale. Je me contenterai de rappeler quelques faits que, par modestie, tu ne mentionneras sans doute pas. D’abord une affirmation générale et incontestable : tu es l’un des maîtres de la physique des atomes froids. Il s’agit de la science qui étudie les propriétés et le comportement des atomes qu’un agencement convenable de lasers permet de ralentir, d’arrêter dans leur course et de piéger dans des configurations spatiales contrôlables, en vue d’explorations fondamentales ou d’applications possibles. Tu es l’un des experts les plus reconnus de ce thème de recherche, apparu il y a une trentaine d’années alors que tu y travaillais dans le cadre de ta thèse, et qui continue à se développer avec un grand dynamisme dans le monde entier. Au-delà de cette constatation générale, je mentionnerai trois points plus particuliers :

1. Le piège magnéto-optique pour atomes froids dont tu as posé le principe il y a près de trente ans alors que tu étais encore un jeune étudiant est un des ingrédients essentiels des centaines d’expériences sur les atomes ultra-froids que de très nombreux groupes dans le monde réalisent tous les jours, dans leurs recherches fondamentales ou appliquées.

2. La méthode théorique des fonctions d’onde Monte Carlo que tu as décrite il y a une vingtaine d’années avec un collègue danois est utilisée par de nombreux chercheurs pour simuler le comportement de systèmes d’atomes et de photons dans des situations expérimentales variées, montrant de façon très claire comment l’indéterminisme quantique se manifeste sous la forme de sauts quantiques dans ces systèmes.

3. Les expériences sur les tourbillons quantiques dans les gaz d’atomes froids que tu as initiées il y a une dizaine d’années ont ouvert un domaine très actif d’étude de la superfluidité de ces systèmes, qui illustrent des comportements de la matière très généraux et jusqu’alors peu étudiés sur le plan expérimental. Tes recherches s’appuient en effet sur la physique des atomes froids pour explorer des phénomènes universaux que cette physique permet d’étudier dans des conditions idéales, parfaitement contrôlées, en simulant des situations qui se rencontrent en physique de la matière condensée, en physique nucléaire ou encore en astrophysique.

7Les quelques points que je viens de mentionner illustrent la fécondité de ta démarche scientifique. Les expériences que tu réalises reposent sur des performances technologiques mettant en œuvre des idées élégantes, au prix d’astuces remarquables. L’analyse des phénomènes physiques que ces expériences révèlent repose sur des idées profondes, et demande une exceptionnelle finesse théorique. Tu domines à la fois la physique quantique dans ses aspects les plus fondamentaux, l’optique, la physique statistique et celle de la matière condensée. Les phénomènes que tu étudies se situent en effet à la frontière de toutes ces physiques, réalisant une synthèse remarquables d’idées et de concepts nés dans des champs différents, et qui se retrouvent pour ainsi dire combinés et fertilisés les uns par les autres dans la physique des atomes froids. C’est tout ce domaine de recherche que tu vas commencer à nous dévoiler dans ta leçon inaugurale, puis dans les cours qui suivront année après année.

8Je voudrais dire enfin que ton arrivée au Collège de France n’est pas seulement celle d’un professeur chargé d’y enseigner. Tu vas également y installer ta recherche dans les nouveaux laboratoires dont la construction s’achève, en y rejoignant les équipes d’autres chaires de physique, dont la mienne, et de chimie, contribuant ainsi à faire revivre au Collège de France une recherche expérimentale dynamique dans ces disciplines. Aux équipes de chaires de physique seront bientôt associées des équipes de jeunes chercheurs dans un « hôtel à projets » (HAP) que le Collège de France met en place en collaboration avec le CNRS. Il s’agira d’accueillir pour quelques années des jeunes chercheurs au début de leur carrière, pour qu’ils puissent y faire leurs premières armes dans la recherche avant d’aller essaimer ailleurs. Ton dynamisme et ton rayonnement, cher Jean, seront des atouts précieux pour le succès de cette entreprise.

9Dans cette aventure qui commence, tu ne quitteras pas pour autant le laboratoire Kastler-Brossel de l’ENS, si propice à l’épanouissement d’une recherche libre et innovante, puisque le Collège de France et l’École normale s’associent par une convention permettant à nos équipes de physiciens de travailler dans les nouveaux laboratoires que le Collège de France met à leur disposition, tout en restant rattachées administrativement et intellectuellement à l’ENS et à une communauté de chercheurs et d’étudiants dont nous apprécions le dynamisme et la richesse. Je te souhaite bonne chance au commencement de cette nouvelle étape de ta déjà si riche carrière, et te laisse maintenant la parole.