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L'état de la matière nouvellement développé allie superfluidité et solidité

L'état de la matière nouvellement développé allie superfluidité et solidité


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Des chercheurs du MIT ont réussi à manipuler un superfluide en un type de semi-solide. Ce nouvel état de la matière combine les traits de la matière solide avec ceux des superfluides.

L'équipe a utilisé des lasers pour transformer le condensat de Bose-Einstein en une substance qui s'écoulait sans viscosité (à la fois des superfluides). Cependant, la substance a conservé la structure d'un solide. Les chercheurs admettent que la découverte ne devrait pas avoir de sens à un niveau de base.

"Il est contre-intuitif d'avoir un matériau qui allie superfluidité et solidité", a déclaré Wolfgang Ketterle, chef d'équipe, professeur de physique John D. MacArthur au MIT. "Si votre café était superfluide et que vous le remuiez, il continuerait à tourner pour toujours."

Ketterle a remporté un prix Nobel de physique pour sa co-découverte du condensat de Bose-Einstein (BEC). La BEC se produit lorsque les atomes de sodium (ou bosons) sont refroidis près du zéro absolu. Dans ces conditions, les bosons forment un gaz superfluide. Quant à l'état supersolide, les physiciens avaient déjà failli en créer dans les laboratoires. Cependant, la recherche est restée largement théorique jusqu'à cette découverte. Ketterle a déclaré que cette expérience visait à pousser plus loin la recherche sur les deux États.

"Le défi était maintenant d'ajouter quelque chose au BEC pour s'assurer qu'il développe une forme ou une forme au-delà de la forme du" piège à atomes ", qui est la caractéristique déterminante d'un solide", a déclaré Ketterle.

Cet ajout est venu sous la forme de lasers. L'équipe a utilisé un ensemble de lasers dans une chambre à ultra-vide pour «faire tourner» la moitié des atomes du BEC. Cela a conduit à des états quantiques mixtes dans la chambre et donc à deux types de condensats. L'équipe a ajouté plus de lasers pour déplacer les atomes entre les condensats. Ils ont appelé cela un «spin flip».

Équipement développé par l'équipe du MIT pour créer la nouvelle matière [Source de l'image: MIT, Ketterle et coll.]

"Le plus dur a été d'observer cette modulation de densité", a déclaré Junru Li, un étudiant diplômé du MIT qui a travaillé sur la découverte. La modulation de densité aide à déterminer si le BEC est devenu un véritable supersolide. Les densités des supersolides ne sont plus constantes, mais ont un modèle d'ondulation appelé «phases de rayures». L'équipe a utilisé un troisième ensemble de faisceaux laser pour mesurer la diffraction de la modulation de densité.

«La recette du supersolide est vraiment simple, mais c'était un grand défi d'aligner précisément tous les faisceaux laser et de tout stabiliser pour observer la phase de bande», a poursuivi Li.

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans le dernier numéro de Nature. Dans le même numéro, une équipe suisse a développé un moyen de prendre le condensat de Bose-Einstein et d'en faire un supersolide en utilisant des miroirs pour assister les lasers. Ketterle a déclaré que l'autre recherche montre un intérêt prometteur et croissant pour la découverte de nouvelles formes de matière et le potentiel caché de ces nouvelles découvertes.

En fin de compte, une discussion plus approfondie sur les superfluides et les supersolides pourrait conduire à des découvertes révolutionnaires sur la superconduction. Les supraconducteurs pourraient détenir la clé d'un transfert d'énergie efficace.

Pour obtenir des informations générales sur le condensat de Bose-Einstein, regardez cette vidéo ci-dessous avec le professeur du MIT Martin Zwierlein:

Source: MIT, Phys

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