Les physiciens ont utilisé un champ de micro-ondes rotatif pour refroidir un gaz composé de molécules polaires afin de
Pour leurs expériences, les chercheursont utilisé un gaz composé de molécules de sodium et de potassium, qui ont été conservées dans un piège optique à l'aide d'un rayonnement laser. Les physiciens ont refroidi le gaz en utilisant le refroidissement par évaporation, une technique appliquée aux atomes individuels.
Chambre à vide dans laquelle un gaz superfroid est généré. Image: Société Max Planck
Le principe de fonctionnement de cette méthode repose surcollision de particules dans un piège magnétique. Les atomes individuels, entrant en collision les uns avec les autres, transfèrent une partie de leur énergie cinétique. Au fil du temps, les atomes individuels deviennent beaucoup plus énergétiques que les autres, et ils quittent le piège, réduisant l'énergie du système et la température du groupe d'atomes qui y reste.
Les molécules polaires sont caractérisées par desla distribution de la charge électrique, expliquent les scientifiques. Contrairement aux atomes libres, ils peuvent tourner, vibrer, s'attirer ou se repousser. Ils se comportent comme de minuscules aimants et peuvent s'agglutiner pour empêcher le refroidissement.
Pour surmonter cette limite, les chercheursutilisé un champ électromagnétique spécialement préparé, qui sert de bouclier énergétique pour les molécules et ne leur permet pas d'adhérer et de coller ensemble. Sous l'influence du champ, si deux molécules se rapprochent trop l'une de l'autre, elles peuvent échanger de l'énergie cinétique, mais en même temps elles s'alignent de telle sorte qu'elles se repoussent et se déplacent rapidement dans des directions différentes.
Laser au sodium générant une lumière jaune pour le refroidissement du laser et la visualisation des atomes de sodium. Image: Société Max Planck
Pour créer un champ de micro-ondes avec la valeur requisepropriétés, les chercheurs ont placé une antenne hélicoïdale sous un piège optique contenant un gaz de molécules de sodium-potassium. Dans cette configuration expérimentale, les molécules ont commencé à entrer en collision beaucoup plus fréquemment, en moyenne environ 500 fois par molécule.
En conséquence, après seulement un tiers de seconde, la température a atteint environ 21 nK, ce qui est bien en dessous de la "température de Fermi" critique, la limite en dessous de laquelle les effets quantiques déterminent le comportement du gaz.
Les chercheurs pensent que la nouvelle technologie de refroidissement permettra la création et l'étude de diverses formes quantiques de matière qui étaient auparavant prédites théoriquement.
Photo de couverture : Image artistique d’un réfrigérateur à micro-ondes pour le gazSource : Société Max Planck
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