Crédit d'image: NASA / JPL
Les chercheurs de la NASA et du MIT ont refroidi le gaz de sodium à la température la plus basse jamais enregistrée - un demi-milliardième de degré au-dessus du zéro absolu. Le gaz devait être confiné dans un champ magnétique; sinon, il adhérerait aux parois du récipient et serait impossible à refroidir. Les chercheurs ont utilisé une méthodologie similaire qui a conduit au prix Nobel de physique en 2001 avec la découverte des condésats de Bose-Einstein (où les molécules se déplacent ensemble de manière ordonnée à basse température).
Des chercheurs financés par la NASA au Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, ont refroidi le gaz de sodium à la température la plus basse jamais enregistrée, un demi-milliardième de degré au-dessus du zéro absolu. Cette température absolue est le point où aucun autre refroidissement n'est possible.
Cette nouvelle température est six fois plus basse que le record précédent et marque la première fois qu'un gaz est refroidi en dessous d'un nanokelvin (un milliardième de degré). À zéro absolu (-273 ° Celsius ou -460 ° Fahrenheit), tous les mouvements s'arrêtent, à l'exception de minuscules vibrations atomiques, car le processus de refroidissement a extrait toute l'énergie des particules.
En améliorant les méthodes de refroidissement, les scientifiques ont réussi à se rapprocher du zéro absolu. "Aller en dessous d'un nanokelvin, c'est comme courir un mile en dessous de quatre minutes pour la première fois", a déclaré le Dr Wolfgang Ketterle, professeur de physique au MIT et codirigeant de l'équipe de recherche.
«Les gaz à très basse température pourraient conduire à de grandes améliorations dans les mesures de précision en permettant de meilleures horloges atomiques et des capteurs pour la gravité et la rotation», a déclaré le Dr David E. Pritchard, professeur de physique au MIT, pionnier de l'optique atomique, de l'interférométrie atomique et de la co- chef d'équipe.
En 1995, un groupe de l'Université du Colorado, à Boulder, au Colorado, et un groupe du MIT dirigé par Ketterle, ont refroidi les gaz atomiques à moins d'un microkelvin (un millionième degré au-dessus du zéro absolu). Ce faisant, ils ont découvert une nouvelle forme de matière, le condensat de Bose-Einstein, où les particules marchent au pas de la main au lieu de voltiger indépendamment. Cette découverte a été reconnue par le prix Nobel de physique 2001, que Ketterle a partagé avec ses collègues de Boulder, les Drs. Eric Cornell et Carl Wieman.
Depuis la percée de 1995, de nombreux groupes ont régulièrement atteint des températures en nanokelvins; avec trois nanokelvins comme température la plus basse enregistrée. Le nouveau record établi par le groupe MIT est de 500 picokelvins ou six fois inférieur.
À des températures aussi basses, les atomes ne peuvent pas être conservés dans des conteneurs physiques, car ils adhéreraient aux murs. De plus, aucun récipient connu ne peut être refroidi à de telles températures. Pour contourner ce problème, des aimants entourent les atomes, ce qui maintient le nuage gazeux confiné sans le toucher. Pour atteindre des températures record, les chercheurs ont inventé une nouvelle façon de confiner les atomes, qu'ils appellent un «piège gravito-magnétique». Les champs magnétiques ont agi conjointement avec les forces gravitationnelles pour garder les atomes piégés.
Tous les chercheurs sont affiliés au département de physique du MIT, au Laboratoire de recherche en électronique et au MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, financé par la National Science Foundation. Ketterle, Leanhardt et Pritchard sont co-auteurs du document sur les basses températures, qui paraîtra dans le numéro du 12 septembre de Science. La NASA, la National Science Foundation, l'Office of Naval Research et l'Army Research Office ont financé la recherche.
Ketterle mène des recherches dans le cadre du programme de recherche de la NASA sur la physique fondamentale et les sciences physiques, qui fait partie du bureau de l'agence de recherche biologique et physique à Washington. Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, Californie, une division du California Institute of Technology, Pasadena, gère le programme de physique fondamentale.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
