Que se passe-t-il lorsque les atomes deviennent vraiment, vraiment froids? Les scientifiques savent qu'ils ralentissent lorsqu'ils s'approchent du zéro absolu, mais l'attraction gravitationnelle agaçante de la Terre rend difficile l'observation de ce qui se passe une fois qu'ils atteignent des niveaux extrêmement bas. Mais en août, cela va changer lorsque la NASA créera l'endroit le plus froid de l'univers connu.
Ce climat froid sera situé dans un minuscule laboratoire, environ la moitié de la taille d'un réfrigérateur. C'est ce qu'on appelle le laboratoire Cold Atom, et il sera envoyé à la Station spatiale internationale via une fusée SpaceX, rapporte SNAPPA Science. Selon la NASA, les atomes seront refroidis à un milliardième de degré au-dessus du zéro absolu (459, 67 ° F), soit 100 millions de fois plus froid que les parties les plus profondes de l'espace.
Si la seule mention de ces températures vous fait frissonner, ne vous inquiétez pas. Les expériences promettent d’avoir des résultats assez intrigants. Le laboratoire refroidira les atomes dans l'espoir qu'ils deviendront des condensats de Bose-Einstein, une forme de matière originale que les scientifiques ont récemment découverte.
Pour comprendre cet étrange phénomène, il est utile de se rappeler que lorsque les scientifiques parlent de température, ils font vraiment référence à la vitesse à laquelle les atomes se déplacent. Plus d'atomes excités vont plus vite et ont des températures plus élevées, et inversement. Les atomes les plus froids et les plus lents que l'on puisse obtenir sont appelés «zéro absolu», ce qui supposerait théoriquement une quantité de travail infinie et est donc physiquement impossible à atteindre. Mais les scientifiques peuvent avoir juste un cheveu au-dessus de cet état étrange.
C'est quand les choses deviennent bizarres. Les atomes ultra-froids perdent leurs propriétés physiques normales et commencent à se comporter davantage comme des ondes que comme des particules. En 2001, un groupe de physiciens a remporté le prix Nobel pour avoir finalement atteint cet état, connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein.
Le lauréat Eric Allin Cornell déclare à Rachel Kaufman de Sigma Pi: «À mesure que les choses se refroidissent, la nature mécanique quantique de [atomes] tend à devenir plus prononcée. Ils ont wavier et wavier et moins comme des particules. Les ondes d'un atome se chevauchent avec un autre atome et forment une super-onde géante, semblable à un pompadour géant, Reagan-esque. »La NASA la décrit comme une rangée d'atomes qui« bougent de concert les uns avec les autres comme s'ils chevauchaient un tissu en mouvement ».
Si cela vous semble difficile à imaginer, ne vous inquiétez pas: les physiciens ont du mal à le voir quand c'est devant leur visage. L'attraction gravitationnelle de la Terre est à blâmer. La gravité incite les atomes à tomber vers la Terre. Ainsi, l'état ne peut être atteint que pendant une fraction de seconde. Mais dans l’espace, on espère que le manque de gravité laissera les condensats de Bose-Einstein agir un peu plus longtemps, les obligeant à traîner pendant quelques secondes.
Grâce à la possibilité de voir le condensat plus longtemps, les chercheurs espèrent être en mesure d’étudier son fonctionnement. Et puisque la gravité n’est pas en jeu, ils peuvent comparer leurs expériences à celles basées sur la Terre et extrapoler des informations. sur la façon dont la gravité affecte les atomes. Selon la NASA, les expériences pourraient aboutir à des avancées dans tous les domaines, de l'informatique quantique à la matière noire. Une fois que les scientifiques comprennent mieux les propriétés fondamentales de la matière, ils peuvent utiliser ces connaissances pour effectuer des tâches telles que le transfert d'énergie plus efficacement ou pour créer des horloges atomiques plus précises.
L'espace doit déjà avoir des endroits aussi froids que la petite glacière de la NASA, non? Faux. Tom Schachtman, du Smithsonian, note que la lune est à seulement 378 ° C sous zéro et que même l’espace le plus éloigné de l’espace frissonnant est à 455 ° F sous zéro. En août prochain, les astronautes souhaiteraient peut-être emballer un parka, mais pour l'instant, l'endroit le plus froid de l'univers se trouve ici, sur Terre, dans des laboratoires où les scientifiques effectuent leurs expériences de courte durée avec des atomes lents et froids.
