De telles températures ultra-basses se produisent dans des nuages d’atomes appelés gaz de Fermi. Ils sont créés pour
Le professeur Gould, chef du groupe QuSys de Trinity, explique ce qu'est le gaz ultra-froid.
La manière standard dont les physiciens conçoivent le gaz estEst d'utiliser une théorie connue sous le nom de mécanique statistique. Mais avec l'avènement de la mécanique quantique, tout a changé. Une prédiction bien connue de la mécanique quantique est que les atomes individuels sous la température critique peuvent se combiner avec d'autres atomes en une seule onde macroscopique aux propriétés exotiques. Cette prédiction a conduit à une recherche expérimentale d'un siècle pour atteindre des températures critiques. Le succès a finalement été atteint dans les années 90 avec la création des premiers gaz ultra-froids refroidis par des lasers (prix Nobel 1997) et contenus par des champs magnétiques puissants - un exploit qui a remporté le prix Nobel 2001.
Professeur Gould, chef du groupe QuSys de Trinity
Les gaz ultra-froids comme ceux-ci sont maintenant courantssont créés dans des laboratoires du monde entier. Ils ont de nombreuses applications, allant du test de théories physiques fondamentales à la détection des ondes gravitationnelles. Mais leurs températures sont incroyablement basses au niveau nanokelvin et en dessous (un kelvin équivaut à –271,15 ° C). Ces gaz sont un milliard de fois plus froids que les endroits les plus froids de l'univers, et ils sont créés ici même sur Terre.
Alors qu'est-ce que le gaz Fermi? Toutes les particules de l'Univers, y compris les atomes, appartiennent à l'un des deux types - «bosons» et «fermions». Le gaz de Fermi est composé de fermions nommés d'après le physicien Enrico Fermi. À très basse température, les bosons et les fermions se comportent très différemment. Alors que les bosons sont regroupés, les fermions sont le contraire. Cette propriété rend en fait difficile la mesure de leur température.
Un thermomètre n'est qu'un système, physiquequelles propriétés changent avec la température de manière prévisible. Par exemple, vous pouvez mesurer la température de votre corps en mesurant l'expansion du mercure dans un tube en verre. Le nouveau thermomètre fonctionne de la même manière, mais au lieu du mercure, les scientifiques mesurent l'état des atomes individuels associés (ou corrélés) au gaz quantique.
La nouvelle solution peut être mise en œuvre avecen utilisant les technologies disponibles dans les laboratoires modernes de physique atomique. Le fait que cette physique fondamentale puisse être vérifiée est vraiment incroyable, soulignent les scientifiques. Diverses technologies quantiques émergentes, les capteurs quantiques tels que le nouveau thermomètre, sont susceptibles d'avoir l'impact le plus direct sur la science.
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