À bord de la Station spatiale internationale se trouve un petit laboratoire de la taille d’un petit réfrigérateur qui fabrique certaines des choses les plus froides de l’univers. C’est ce qu’on appelle le Cold Atom Laboratory, et depuis un certain temps, les scientifiques utilisent cette chambre pour étudier les étranges propriétés quantiques des atomes en microgravité. Mais mercredi 15 novembre, ils ont annoncé avoir franchi une étape importante.
Exploité à distance par une équipe du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie, le Cold Atom Laboratory a officiellement produit un gaz quantique contenant deux types d’atomes. Cela pourrait à terme ouvrir la porte à des expériences spatiales entièrement nouvelles en chimie quantique.
La matière peut exister dans cinq états connus. Les gaz, les liquides, les solides et le plasma sont des choses bien connues, mais il existe aussi un étrange cinquième état de la matière, qui est… Condensateur Bose-Einsteindécouvert pour la première fois dans les années 1990.
Cet état de la matière n’existe pas dans la nature, mais les scientifiques sont capables de le créer. Les condensats de Bose-Einstein sont générés dans des laboratoires cryogéniques tels que le Cold Atom Laboratory, où un laser ou un aimant aide à refroidir un nuage d’atomes jusqu’à un niveau proche du zéro absolu, soit -459 degrés Fahrenheit (-273 degrés Celsius). C’est la température la plus froide possible dans l’univers. Dans ce cas, les atomes ralentissent, leurs bords se mélangent et les scientifiques peuvent observer des effets quantiques qui seraient normalement très difficiles à étudier.
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Sur Terre, la gravité provoque la dissipation des condensats de Bose-Einstein dès que les aimants ou les lasers ultra-froids de la chambre d’expérimentation sont éteints. Mais cela ne se produirait pas dans l’environnement de microgravité de l’espace. Ainsi, les savants Des condensats de Bose-Einstein ont été créés Dans le laboratoire d’atomes froids pour la première fois en 2018, l’année de l’installation de la chambre sur la Station spatiale internationale. Et en il y a des annéesIls ont étudié ce phénomène avec une grande influence.
Mais maintenant, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient créer un tel gaz quantique non seulement avec un seul type d’atome, mais avec deux types d’atomes. Dans ce cas, ils ont réussi l’exploit en utilisant un nuage de potassium et de rubidium. Selon le Jet Propulsion Laboratory publicitéLes travaux futurs sur ce type de gaz quantique pourraient être utilisés pour faire progresser les technologies quantiques spatiales qui existent déjà sur Terre.
« Nous pouvons fabriquer des capteurs très sensibles aux petites rotations et utiliser essentiellement ces atomes froids contenus dans les condensats de Bose-Einstein pour fabriquer des gyroscopes », a déclaré Nicholas Bigelow, professeur de physique et d’optique à l’Université de Rochester, dans un article. déclaration. Il est co-auteur des nouvelles découvertes.
« Ces gyroscopes pourraient nous donner un point de référence fixe dans l’espace qui pourrait être utilisé pour la navigation dans l’espace lointain », a déclaré Bigelow. « Nous développons également un certain nombre de choses qui pourraient conduire à de meilleures horloges dans l’espace, qui sont essentielles à de nombreuses choses dans la vie moderne comme l’Internet haut débit et le GPS. »
Les chercheurs pensent également que de futures expériences dans un laboratoire d’atomes froids pourraient les aider à tester le principe d’équivalence, principe fondamental de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein. Ce principe stipule que la gravité doit affecter tous les objets de la même manière, quelle que soit leur masse. En d’autres termes, la plume et la brique doivent tomber au même rythme, au moins dans le vide, où il n’y a pas de friction.
Les scientifiques ont eu du mal à résoudre ce principe avec des lois Mécanique quantiqueQui décrit le comportement des plus petits objets connus de l’univers. Ils pourront peut-être le tester plus précisément lors d’expériences quantiques dans l’espace.
Un article détaillant ces résultats a été publié le 15 novembre dans la revue Nature.