Effet de feu d'artifice farfelu créé dans un gaz quantique spécial

Couleur ajoutée. Image: Cheng et al, Nature (2017)

Si vous aimez la physique et que votre cerveau s'échappe de vos oreilles, vous devez vous familiariser avec les condensats de Bose-Einstein. Ces étranges arrangements d'atomes peuvent être tous les états de la matière à la fois, peuvent sembler avoir une masse négative et porter essentiellement l'étrangeté de la mécanique quantique à de plus grandes échelles.

Cela signifie que les physiciens observent parfois d'étranges nouveaux effets dans ces matériaux loufoques. Plus récemment, une équipe a observé que, dans les bonnes conditions, ils pouvaient provoquer l'émission d'un condensat de Bose-Einstein par des jets comme des feux d'artifice microscopiques. Vérifiez-le:

Image: Cheng et al, Nature (2017)

Mais que se passe-t-il ici? Premièrement, les chercheurs piègent et refroidissent les atomes de césium dans un disque de moins de dix micromètres de rayon avec une paire de lasers - c'est le condensat de Bose-Einstein. Ensuite, ils ont mis le tout dans un champ magnétique oscillant. Après quelques millisecondes, des éclats d'atomes s'envolent du système dans des jets qui ressemblent à des feux d'artifice. La modulation est ce qui provoque l'explosion au lieu, par exemple, d'un halo de matière, a expliqué le physicien et auteur d'UChicago Cheng Chin. Ils ont publié le travail hier dans Nature.

Le secret du condensat de Bose-Einstein est que certaines particules appelées bosons peuvent, contrairement aux électrons, occuper les mêmes états de plus basse énergie. De là découle l'observation que de grandes collections d'atomes commencent à montrer et à amplifier des effets habituellement observés uniquement dans des particules uniques. Mais l'ajout du champ modulant signifie que les particules ne sont plus seulement à l'état fondamental, a expliqué Chin.

Ces bosons préfèrent alors se regrouper lorsqu'ils sont forcés de sortir du disque. Mais qu'est ce que ça veut dire? «Nous essayons de faire valoir ... que le modèle que nous voyons est l'amplification des fluctuations quantiques», a déclaré Chin. Peut-être que l'expérience magnifie le monde quantique et que la structure des feux d'artifice peut éclairer ce qui se passe vraiment dans le vide.

... Peut-être. Bienvenue dans l'univers quantique.

[ Nature via UChicago]

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