Les scientifiques ont refroidi des atomes à la température la plus froide jamais enregistrée, en utilisant un piège laser à bord Station spatiale chinoise Tiangong.
Tiangong a inclus une expérience dans laquelle les atomes ont été refroidis à 10 picokelvins, ce qui est à peine au-dessus du zéro absolu, la température théorique la plus froide possible en physique. Le zéro absolu correspond à moins 459,67 degrés Fahrenheit (moins 273,15 degrés Celsius) et est le seuil auquel toutes les particules d’un objet sont censées cesser de bouger.
Les scientifiques ont fait mouche en utilisant « pincettes optiques« , plus formellement connu sous le nom de piège dipolaire optique (ODT), qui retient les atomes dans un faisceau laser », ont rapporté les scientifiques le 5 novembre dans le revueScience.
L’équipe a placé 20 000 atomes de rubidium dans le piège afin de limiter leurs mouvements. Ce mouvement réduit, ainsi que l’apesanteur induite par l’environnement de faible gravité à bord de la station spatiale, ont provoqué un refroidissement du nuage d’atomes à des températures bien inférieures à celles possibles sur Terre.
Les résultats de l’expérience pourraient contribuer à améliorer les futures recherches spatiales, a déclaré l’équipe.
« Cette température record pourrait stimuler une nouvelle génération d’expériences basées sur l’ODT en matière de simulation quantique et de mesures de précision dans l’espace », ont écrit les chercheurs dans l’article.
Jusqu’où pouvez-vous descendre ?
Malgré cette réussite, il est peu probable que les scientifiques puissent jamais atteint le zéro absolu. Une interprétation de la troisième loi de thermodynamiquequi examine le comportement des systèmes lorsqu’ils s’approchent du zéro absolu, est que les particules seraient toujours associées à un peu d’entropie (désordre), ce qui rendrait le zéro absolu irréalisable.
« Une version de la troisième loi stipule qu’il faudrait un nombre infini d’étapes pour atteindre le zéro absolu, ce qui signifie que vous n’y arriverez jamais. » Saibal Mitraprofesseur de physique à la Missouri State University, a déclaré à Live Science dans une interview en 2024.
Le deuxième loi de la thermodynamiquequi précise que l’entropie augmente toujoursserait également violé si les scientifiques parvenaient à atteindre le zéro absolu, a-t-il ajouté. « Si vous aviez un dissipateur thermique au zéro absolu, vous pourriez alors construire une machine efficace à 100 % », a déclaré Mitra.
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Cela dit, l’espace facilite l’approche du zéro absolu car la microgravité permet aux atomes de « flotter » et de devenir plus efficaces en matière de refroidissement, Science News a rapporté. Les chercheurs ont pris leur collection d’atomes en apesanteur et ont créé un état quantique de la matière connu sous le nom de Condensat de Bose-Einsteindans lequel des atomes très froids s’agglutinent et créent un « cinquième état » de la matière car ils se comportent comme un seul atome.
L’amas très froid de Tiangong fait suite à des expériences similaires sur la Station spatiale internationale qui ont atteint 52 picokelvins et à une chute en apesanteur provoquée par une chute d’une haute tour, dans laquelle des atomes ont atteint 38 picokelvins, a ajouté Science News.
