Photo: James Glover
Les physiciens n’ont pas tendance à utiliser librement le langage universel. C’est pourquoi, depuis que Lord Kelvin a surnommé la mesure de base de son échelle de température le «zéro absolu», cela devrait indiquer que le caractère «absolu» de la mesure doit être pris au sérieux. .
Contrairement à l'échelle en degrés centigrades, où 0 indique le point de congélation de l'eau douce ou à l'échelle Fahrenheit, où 0 est la température stable d'un mélange d'eau, de glace, de chlorure d'ammonium et de sel marin, 0 Kelvin - zéro absolu - est théoriquement, la chose la plus froide imaginable. C’est la température à laquelle tout mouvement s’arrête, lorsque les molécules cessent de trembler et que les atomes cessent de bouger.
Dans Nature, Zeeya Merali rend compte du travail de Stefan Braun et de ses collègues, un groupe de physiciens qui ont réussi à renverser l’absolutisme de Kelvin en créant «un gaz atomique avec une température sous zéro absolu pour la première fois».
Grâce à une approche élaborée (exploitation de lasers et de champs magnétiques à inversion rapide), les scientifiques ont découvert comment inciter les atomes à absorber temporairement des énergies inférieures au zéro absolu. Les scientifiques ont manipulé un nuage d'atomes de potassium piégés par des lasers, explique Merali:
À des températures positives, les atomes se repoussent, ce qui rend la configuration stable. L’équipe a ensuite rapidement ajusté les champs magnétiques, amenant les atomes à s’attirer au lieu de se repousser. «Cela déplace soudainement les atomes de leur état le plus stable et le moins énergivore au plus élevé possible, avant qu'ils ne puissent réagir», explique Schneider. "C'est comme marcher dans une vallée, puis se retrouver instantanément sur le sommet de la montagne."
À des températures positives, une telle inversion serait instable et les atomes s'effondreraient vers l'intérieur. Mais l'équipe a également ajusté le champ laser de piégeage pour le rendre plus favorable sur le plan énergétique pour que les atomes restent dans leurs positions. Ce résultat, décrit aujourd'hui dans Science, marque la transition du gaz d'un peu au-dessus du zéro absolu à quelques milliards d'un Kelvin en dessous du zéro absolu.
Les chercheurs imaginent que si de nouveaux matériaux pouvaient en quelque sorte être fabriqués à partir d'atomes sous le point de congélation, ils agiraient probablement de manière extrêmement étrange.
Par exemple, Rosch et ses collègues ont calculé que, alors que les nuages d'atomes seraient normalement entraînés vers le bas par la gravité, si une partie du nuage se trouvait à une température absolue négative, certains atomes se déplaceraient vers le haut, défiant apparemment la gravité.
Même en physique, semble-t-il, certaines règles sont faites pour être enfreintes.
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