Bien que l'hiver semble souvent le froid le plus froid, les températures peuvent chuter beaucoup plus bas. Autrement dit, jusqu'à ce que vous atteigniez le zéro absolu, informe Sarah Kaplan au Washington Post . C’est le moment où tous les mouvements d’atomes constituant un objet s’arrêtent: 0 Kelvin ou -459, 67 Fahrenheit.
Les chercheurs ont essayé pendant des décennies d'atteindre le zéro absolu, ce qui est considéré comme impossible à atteindre. Mais récemment, les scientifiques du National Institute of Standards (NIST) de Boulder, au Colorado, se sont rapprochés de tous les scientifiques. Selon un communiqué de presse, les chercheurs estiment que leur nouvelle technique pourrait leur permettre d'atteindre ce point fabuleux.
"Les résultats ont complètement surpris les experts du domaine", a déclaré José Aumentado, co-auteur d'un article sur la technique récemment publié dans la revue Nature, dans le communiqué de presse. "C'est une expérience très élégante qui aura certainement beaucoup d'impact."
Bien que les scientifiques aient précédemment porté les atomes individuels à zéro absolu et même plus bas, cette dernière étude documente l'objet complexe le plus froid à ce jour. Les détails sont assez techniques, mais Kaplan explique que dans un processus appelé refroidissement par bande latérale, les chercheurs ont utilisé des lasers pour givrer sur un minuscule tambour en aluminium, d'une largeur de 20 micromètres et d'une épaisseur de 100 nanomètres.
"Cela peut sembler contre-intuitif", écrit Kaplan. "Nous avions l'habitude d'éclairer des objets qui réchauffent, comme le soleil, mais dans le refroidissement en bande latérale, l'angle et la fréquence de la lumière soigneusement calibrés permettent aux photons de capter l'énergie des atomes lors de leur interaction."
À l'aide de cette méthode, les chercheurs avaient auparavant réduit le mouvement du tambour à ce que l'on appelle un "état fondamental" quantique, qui ne représente qu'un tiers d'une quantité d'énergie. Mais Teufel avait l’impression qu’il pouvait faire plus froid. "La limite du froid dans lequel on peut faire des choses en les éclairant est le goulot d'étranglement qui empêchait les gens de devenir de plus en plus froids", a déclaré Teufel à Kaplan. "La question était: est-ce fondamental ou pourrions-nous réellement avoir plus froid?"
Le tambour en aluminium du NIST (NIST) Bien que les lasers aient refroidi l'objet, certains bruits dans les lasers ont fourni de minuscules "coups de pied" de chaleur, explique Teufel dans un communiqué de presse. Teufel et ses collègues ont donc «serré» la lumière, resserrant encore plus étroitement les minuscules paquets d’énergie dans le laser pour refroidir le tambour sans rajouter d’énergie dans le système. Cela leur a permis de refroidir le tambour jusqu'à un cinquième d'un quantum, et ils pensent qu'avec de nouvelles améliorations, ce système pourrait leur permettre de refroidir le tambour au zéro absolu.
Un tel refroidissement extrême n’est pas une simple astuce de salon: il a également des applications dans le monde réel. "Plus il fait froid, mieux c'est pour n'importe quelle application", déclare Teufel dans le communiqué de presse. «Les capteurs deviendraient plus sensibles. Vous pouvez stocker des informations plus longtemps. Si vous l'utilisiez dans un ordinateur quantique, vous calculeriez sans distorsion et vous obtiendriez la réponse que vous souhaitez. ”
Refroidir le tambour pourrait également aider les scientifiques à mieux comprendre certains des mystères de la mécanique quantique. «Je pense que nous sommes dans une période extrêmement excitante où cette technologie disponible nous donne accès à des choses que les gens parlent d’expériences depuis des décennies», a déclaré Teufel à Ian Johnston, de The Independent . «Ce qui est passionnant à l’heure, c’est que nous pouvons aller dans un laboratoire et assister à ces effets quantiques.
Teufel a expliqué à Johnston que le refroidissement du tambour au zéro absolu, dans lequel il ne restait que de l'énergie quantique, permettrait aux scientifiques d'observer certains des aspects les plus étranges de la théorie quantique. Par exemple, le tambour, s'il était mis à l'échelle, pourrait être utilisé pour téléporter des objets visibles. La recherche pourrait également aider les chercheurs à réduire l'écart entre le moment où la physique quantique, qui régit les très petites particules, semble cesser de fonctionner et la physique plus classique, qui régit les grands objets comme les étoiles et les planètes, commence à prendre le dessus.
