en avance sur leur temps
pour créer un BEC, les physiciens doivent refroidir un gaz diffus d’atomes—le rubidium, dans cette première expérience réussie—à quelques millionièmes de Kelvin au-dessus du zéro absolu. Ce n’est pas une tâche facile, et les chercheurs s’appuient généralement sur deux techniques. La première technique est le refroidissement laser, qui consiste à diffuser des lasers de six directions dans le gaz. Un atome se déplaçant vers un laser absorbe un photon et ralentit. Ensuite, il libère un photon dans une direction aléatoire., Pendant de nombreuses répétitions d’absorption et d’émission, le procédé réduit la vitesse des atomes, et donc la température.
la deuxième méthode consiste à écrémer les atomes les plus chauds; c’est ce qu’on appelle le refroidissement par évaporation. Au cours de cette étape, un piège magnétique retient les atomes et les atomes de plus haute énergie sont autorisés à s’échapper, abaissant l’énergie globale, et donc la température, de l’échantillon.,
« Il n’y a pas assez de temps pour explorer toutes les choses intéressantes que le système peut révéler”, explique Sandro Stringari, physicien théoricien à L’Université de trente, en Italie, qui étudie les superfluides dans les BECs et d’autres matériaux. Les superfluides sont une phase de matière avec une viscosité nulle et une entropie nulle, ce qui signifie qu’ils font des choses surprenantes, telles que grimper sur les côtés des vaisseaux où ils sont maintenus. Le comportement superfluide a longtemps été associé aux BECs, et la recherche de Stringari est en train de déterminer où l’un commence et l’autre commence. ” Je ne pense pas que tout ait encore été sondé », dit Proukakis., « Il y a beaucoup de frontières. »
Les BECs sont nés d’une lettre. En 1924, le physicien Indien Satyendra Nath Bose a écrit à Albert Einstein, partageant ses idées sur une loi physique existante décrivant comment la lumière et la matière interagissent. ” Bien que vous soyez un parfait étranger, Je ne ressens aucune hésitation à faire une telle demande », a écrit Bose. « Nous sommes tous vos élèves bien que ne profitant que de vos enseignements à travers vos écrits” (7).
dans sa lettre, Bose a contesté la dérivation de la loi, qui utilisait des méthodes statistiques traditionnelles pour décrire le comportement de particules distinctes., Mais la lumière est portée par des photons, qui peuvent être décrits comme des particules ou des ondes. Bose a décrit une nouvelle approche pour analyser les particules comme les photons. Inspiré, Einstein a aidé à faire publier le travail de Bose. Leur collaboration a conduit à un nouvel outil-Bose-Einstein statistics–et à la prédiction de nouveaux matériaux, les condensats de Bose-Einstein.
Faire les choses, comme il s’est avéré, serait prendre des décennies. C’est principalement à cause de la difficulté d’atteindre de telles basses températures. En 1937, des physiciens ont découvert la superfluidité dans un isotope de l’hélium refroidi à 2.,2 Kelvin, et de nombreux physiciens ont soutenu qu’au moins une partie d’un superfluide était constituée de BECs (8). Mais d’autres sont restés sceptiques et le débat a continué. Lors d’une réunion de 1993 sur L’état de la recherche BEC, certains physiciens ont même soutenu que les condensats quantiques étaient effectivement impossibles à fabriquer; que même si la théorie soutenait leur existence, l’État aurait besoin d’un temps infini pour se former.,
la première démonstration sans équivoque d’un BEC a émergé 2 ans après cette rencontre, en 1995, par les physiciens Carl Wieman et Eric Cornell au JILA (anciennement connu sous le nom de Joint Institute for Laboratory Astrophysics), un institut de recherche de L’Université du Colorado, Boulder (9). Le premier BEC comprenait un gaz d’atomes de rubidium. ” Cela a ouvert un nouveau champ en physique quantique », explique Stringari. En quelques mois, le physicien Wolfgang Ketterle, du Massachusetts Institute of Technology, a dirigé la réalisation du BEC en sodium., En 2001, Wieman, Cornell et Ketterle ont partagé le prix Nobel de physique pour leurs travaux révolutionnaires.
d’autres condensats ont suivi. En 1998, des chercheurs ont produit un BEC dans l’hydrogène. Depuis lors, les physiciens ont créé des BECs à partir d’atomes d’autres métaux, notamment le lithium, le potassium, le césium, le calcium, le strontium, le chrome et l’ytterbium. Ils ont également confirmé qu ‘ » il n’y a pas assez de temps pour explorer toutes les choses intéressantes que le système peut révéler. »- Sandro Stringarisuperfluide hélium-4 a un composant BEC, comme on l’a longtemps supposé.,
les physiciens continuent de sonder les BECs, dit Proukakis, car après des décennies de mise au point de leurs méthodes, les expériences offrent un excellent contrôle du matériau, et la fabrication des BECs nécessite un équipement qui peut être acheté sans casser le budget d’un laboratoire de recherche. Les récompenses potentielles sont élevées: des expériences créatives isolent la physique la plus intéressante, montrant une nouvelle bizarrerie à l’échelle quantique. ” Vous pouvez très bien les manipuler, expérimentalement, et isoler la physique la plus intéressante », explique Proukakis.