Figée et lévitant, une sphère de verre environ mille fois plus petite qu’un grain de sable et contenant quelques centaines de millions d’atomes


Des physiciens ont refroidi une nanoparticule à la température la plus basse que permet la mécanique quantique en réduisant son mouvement à l’État fondamental, l’état d’énergie le plus bas permis pour un atome, une molécule ou un ion. En d’autres termes, l’état fondamental représente la configuration la plus stable.

Cela, disent-ils, pourrait permettre des manipulations quantiques d’objets impliquant de “grandes masses” qui seraient autrement irréalisables, et offre une nouvelle plateforme pour étudier la physique macro-quantique de manière plus large.

Bien que la particule manipulée soit petite, elle est des millions de fois plus grande et beaucoup plus complexes que les objets à l’échelle atomique les plus souvent utilisés pour étudier le mouvement quantique.

Dans leur récente étude, Uroš Delić de l’université de Vienne (Autriche) et ses collègues affirment que tout cela a été rendu possible par la récente percée de l’application de la diffusion cohérente dans le domaine de l’optomécanique en cavité. (Une petite fiche du CNRS sur le sujet : Vers l’optomécanique quantique)

L’utilisation de lasers pour faire léviter, piéger et refroidir optiquement les atomes a permis d’isoler et d’étudier les propriétés quantiques individuelles d‘atomes et des gaz quantiques. L’équipe de Delić a appliqué ces techniques pour piéger et suspendre une sphère de verre environ mille fois plus petite qu’un grain de sable typique et contenant quelques centaines de millions d’atomes. L’isolation de l’environnement est obtenue en piégeant optiquement la particule dans le faisceau laser étroitement focalisé sous vide.

Partant de la température ambiante, ils ont refroidi la nanoparticule au laser jusqu’à son état fondamental, une température d’environ -273 °C.

La manipulation quantique de dispo­sitifs optomécaniques devrait ouvrir la voie à la production d’autres états non­ classiques comme celui du fameux chat de Schrödinger.

L’étude publiée dans Science : Cooling of a levitated nanoparticle to the motional quantum ground state et présentée sur le site de l’université de Vienne : A Quantum of Solid.

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Source : GuruMeditation

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