Présentation du Laboratoire

Unité mixte de recherche de l’Ecole Normale Supérieure, de Sorbonne Université, du Collège de France et du CNRS, le Laboratoire Kastler Brossel (LKB) est l’un des acteurs majeurs dans le domaine de la physique quantique. Il couvre de nombreux sujets allant des tests fondamentaux de la physique quantique jusqu’aux applications, avec une expertise reconnue internationalement tout au long de ses 65 ans d’histoire, notamment par trois prix Nobel.

Les activités du laboratoire sont traditionnellement liées à la physique atomique et à l’optique, avec un accent particulier sur les questions fondamentales de l’interaction lumière-matière, des états quantiques de la lumière et de la spectroscopie de précision. L’un des développements importants au cours des dernières décennies concerne le refroidissement et le piégeage des atomes neutres qui ont ouvert un riche domaine d’études sur les gaz et les liquides quantiques, à la frontière entre physique atomique et physique de la matière condensée. Un autre point fort du laboratoire est l’étude de l’interaction entre photons et atomes avec des contributions fondamentales dans le domaine de l’électrodynamique quantique en cavité, de l’optique et de l’information quantiques, de l’optomécanique. Si ces concepts continuent de jouer un rôle central au LKB, le laboratoire a également diversifié ses thèmes de recherche vers la nanophotonique, l’effet Casimir, l’imagerie en milieux biologiques et complexes, les ions piégés, la métrologie et les tests des interactions fondamentales. Il participe à plusieurs programmes de grande envergure et des collaborations au niveau national ou international tels que GBAR, Virgo, plusieurs missions spatiales et Equipex.

Recherche et organisation du laboratoire

Le laboratoire est composé d’une majorité de jeunes chercheurs puisqu’il compte 56 chercheurs et enseignants-chercheurs, environ 70 doctorants et 30 post-doctorants. Le laboratoire est constitué de 12 équipes de recherche réparties en 5 axes :

– les gaz quantiques

– l’optique et l’information quantiques

– les atomes et la lumière dans les milieux denses ou complexes

– les tests des interactions fondamentales et la métrologie

– les frontières et applications

Le laboratoire compte 4 académiciens, 3 professeurs en activité ou émérite au Collège de France. Il est par ailleurs fortement impliqué dans les activités d’enseignement à différents niveaux et la qualité de ses enseignants-chercheurs est reconnue par de nombreuses nominations en tant que membres junior ou sénior à l’IUF.

Les services supports sont composés de 25 ingénieurs et techniciens. Ils sont organisés en quatre pôles : les services administratifs, les services d’instrumentation, le service informatique, l’assistance à la direction et la communication.

Le laboratoire est dirigé depuis 2012 par Antoine Heidmann. Le comité exécutif est par ailleurs composé de Pierre-Jean Nacher (directeur adjoint), Michel Brune, Dominique Delande, Philippe Jacquier et Nicolas Treps (sous-directeurs), Thierry Tardieu (administrateur) et Jean-Michel Isac (responsable des services techniques). L’organigramme précise les différentes structures du laboratoire.

Le LKB est localisé sur trois sites différents, proches les uns des autres dans le 5e arrondissement de Paris : l’Ecole Normale Supérieure,  24 rue Lhomond ; Sorbonne Université (campus Pierre et Marie Curie), 4 place Jussieu et le Collège de France, 11 place Marcelin-Berthelot.

Bref historique du laboratoire

De 1951 jusqu’en 1994, le laboratoire était nommé Laboratoire de Spectroscopie hertzienne de l’ENS, avant de prendre son appellation actuelle. Ce changement  de nom est un hommage à ses deux fondateurs, qui ont été les pionniers de la physique moderne sur l’interaction lumière-matière après la Seconde Guerre mondiale. Leurs contributions ont conduit à l’obtention du prix Nobel pour Alfred Kastler en 1966. Le laboratoire connaît alors une forte croissance, et plusieurs équipes déménagent en 1967 dans la nouvelle université en construction à Jussieu.

L’avènement des lasers a permis de développer des nouvelles thématiques de recherche dans les années 70 et 80, ce qui a notamment mené aux travaux fondateurs de Claude Cohen-Tannoudji (Prix Nobel 1997) sur le refroidissement et le piégeage des atomes neutres. Parallèlement, Serge Haroche a dirigé des travaux qui ont donné naissance au domaine de l’électrodynamique quantique en cavité (Prix Nobel 2012). Ces dernières années ont été l’occasion pour le LKB de célébrer les anniversaires de deux de ses prix Nobel : les 50 ans du premier en 2016 et les 20 ans du second en 2017. En 2014, une partie des équipes du laboratoire emménage dans le tout nouvel institut de physique du Collège de France, qui devient la quatrième tutelle de l’unité.