Tiangong : des atomes refroidis à 10 picokelvins, un record
· Rédaction BehindLines
Des chercheurs ont refroidi un nuage d'atomes à environ 10 picokelvins, soit 10 billionièmes de kelvin, à bord de la station spatiale chinoise Tiangong. Selon Science News et Live Science, qui renvoient à une étude parue le 5 novembre dans la revue Science, il s'agit d'un record : le nuage forme un condensat plus froid que tous les précédents, à peine au-dessus du zéro absolu (−273,15 °C).
Un piège laser en orbite
D'après Live Science, l'équipe a placé 20 000 atomes de rubidium dans un piège optique, une sorte de « pince » formée par un faisceau laser, afin de restreindre leur mouvement. Science News rappelle qu'à l'échelle atomique la température est liée à l'agitation : plus les atomes se déplacent lentement, plus ils sont froids. Dans ces expériences, on définit une température effective d'après la lenteur avec laquelle le nuage s'étale lorsqu'on le relâche.
L'apesanteur comme alliée
Selon Science News, la gravité fait s'affaisser les nuages d'atomes sur Terre, ce qui diminue l'efficacité du refroidissement. À bord de la station, les atomes subissent la microgravité, l'impression d'apesanteur d'un objet en chute libre. Live Science ajoute que ce contexte, associé à la réduction du mouvement, a permis d'atteindre des températures bien plus basses qu'au sol. Le nuage obtenu forme un condensat de Bose-Einstein, un état quantique de la matière dans lequel les atomes se comportent comme une seule entité, précise Science News.
Les records précédents
Science News indique que des condensats de ce type avaient déjà été produits à bord de la Station spatiale internationale, avec des températures effectives descendant jusqu'à 52 picokelvins. Une expérience menée sur Terre, où les atomes tombaient le long d'une tour pour reproduire l'apesanteur, avait atteint 38 picokelvins. Le média note que ces tours sont limitées par la durée de la chute libre, une contrainte qui disparaît en orbite, et que les expériences d'atomes froids dans l'espace prennent donc leur essor.
Pourquoi c'est important
D'après Science News, les atomes ultrafroids servent à étudier des états exotiques de la matière et à tester des principes fondamentaux, comme le principe d'équivalence, qui explique pourquoi des objets de masses différentes tombent à la même vitesse dans le vide. Live Science relève que, selon l'équipe, ce résultat pourrait aider les futures recherches menées dans l'espace. Les deux médias présentent ce chiffre comme celui annoncé par les auteurs de l'étude.