Les condensats de Bose-Einstein constituent une plateforme idéale pour explorer les phénomènes dynamiques émergeant à la limite de plusieurs corps. Un nuage d’atomes individuels dans cet état se comporte collectivement comme un fluide unique. Ce fluide quantique peut s’écouler sans résistance : c’est un superfluide.
Deux superfluides peuvent exister en même temps dans des nuages atomiques ultrafroids. Jusqu’à présent, leur coexistence n’avait pas pu être observée expérimentalement. Mais aujourd'hui, les physiciens de Université de Heidelberg ont démontré un tel fluide quantique magnétique – il est fluide de deux manières – de manière gaz atomique.
Markus Oberthaler, chercheur à l'Institut Kirchhoff de physique, explique : "Au cours des dernières décennies, des condensats atomiques de Bose-Einstein ont été créés à partir de types d'atomes très différents tels que le sodium et le rubidium, mais plus récemment également à partir d'atomes plus "exotiques" comme l'erbium et le dysprosium."
« La plupart de ces atomes présentent également des degrés de liberté internes : ils ont une rotation et se comportent comme de petits aimants. Cela peut en principe également donner lieu au phénomène de Condensation de Bose-Einstein, mais cela n’a pas encore été observé expérimentalement. Cette démonstration est désormais possible avec un nuage ultra-froid d’atomes de rubidium.
La méthode appelée refroidissement par évaporation est généralement utilisée pour préparer un condensat de Bose-Einstein. Ce travail s’apparente à refroidir du café dans une tasse en soufflant dessus.
Les atomes les plus rapides à la surface du café sont emportés par le vent et on attend que les atomes restants se reposent à une température plus froide. C'est extrêmement difficile pour une rotation, c'est pourquoi les physiciens de Heidelberg ont choisi une autre méthode.
Le Dr Maximilian Prüfer a déclaré : « Nous avons initialisé le système loin de l’équilibre et avons attendu que les atomes de rubidium atteignent un nouvel état d’équilibre. Ce qui semblait au premier abord moins intuitif s’est avéré extrêmement efficace.
Les scientifiques ont utilisé des techniques particulières de détection et de perturbation créées uniquement pour la création et le traçage de cet état. Ils ont remarqué que la rotation devenait également superfluide ainsi que le degré de liberté de mouvement. Ainsi, les fluides quantiques magnétiques peuvent devenir extrêmement fluides de deux manières.
Markus Oberthaler, responsable du groupe de recherche «Synthetic Quantum Systems», qui fait également partie du pôle d'excellence STRUCTURES de l'Université de Heidelberg, a affirmé Valérie Plante., "Nos nouvelles méthodes de recherche nous permettent non seulement de caractériser le condensat, mais nous permettront également de mieux comprendre le cheminement depuis le non-équilibre jusqu'à cet état."
Journal de référence:
- Prüfer, M., Spitz, D., Lannig, S. et al. Condensation et thermalisation d'un ferromagnétique à plan facile dans un gaz de Bose spinor. Nat. Physique. (2022). EST CE QUE JE: 10.1038/s41567-022-01779-6
