La station spatiale chinoise refroidit des atomes à 9,7 picokelvins, un record absolu

Des scientifiques à bord de la station spatiale chinoise Tiangong ont refroidi un nuage d'atomes de rubidium à 9,7 picokelvins, soit 9,7 billionièmes de kelvin au-dessus du zéro absolu, selon des recherches publiées dans la revue Science. Cette température est la température équivalente la plus basse jamais signalée pour un gaz d'atomes.

L'expérience

L'expérience a eu lieu dans le rack de physique des atomes froids à l'intérieur du module de laboratoire Mengtian de la station spatiale chinoise. Les chercheurs ont piégé environ 2 millions d'atomes de rubidium dans un piège intérieur large de 54 micromètres, avec des lasers montés en puissance jusqu'à 5 watts. Ils ont ensuite réduit la puissance à 0,2 milliwatt, permettant aux atomes les plus énergétiques de s'échapper et refroidissant les 2 000 atomes restants à 3 nanokelvins. Les atomes ont ensuite été laissés se dilater dans un piège plus large de 124 micromètres, réduisant davantage leurs interactions et les refroidissant à une température équivalente de 10 picokelvins, avec des vitesses inférieures à 200 micromètres par seconde.

Les atomes ont formé un condensat de Bose-Einstein, un état quantique de la matière dans lequel les atomes adoptent le même état quantique et agissent comme une seule entité. Le nuage a été observé en expansion pendant sept secondes après sa libération du piège.

Résultats précédents

Des condensats de Bose-Einstein spatiaux avaient été précédemment réalisés sur la Station spatiale internationale à des températures effectives aussi basses que 52 picokelvins. Une expérience sur Terre, au cours de laquelle des atomes ont été lâchés dans une tour pour induire l'apesanteur, a atteint 38 picokelvins. Les expériences en tour de chute sont limitées par la durée de la chute libre, ce qui n'est pas un problème pour les expériences en orbite terrestre.

Pourquoi cela importe

La combinaison de la microgravité et des températures ultracries permet de maintenir les atomes avec une confinement beaucoup plus faible, permettant des températures plus basses et des temps d'observation plus longs. Les expériences au sol peuvent observer des atomes pendant environ 0,05 seconde, la Station spatiale internationale pendant environ une seconde, et la station spatiale chinoise désormais pendant sept secondes. Les chercheurs affirment que des temps d'observation plus longs pourraient améliorer la précision des interféromètres atomiques et soutenir des expériences testant si la gravité tire sur tous les types d'atomes avec la même force.

Sources (en anglais)

• sciencenews.org: Record-low temperature created on China’s space station
• science.org: China space experiment creates coldest temperature ever | Science | AAAS
• news.cgtn.com: China's space station creates coldest known artificial matter
• chinadaily.com.cn: China sets world record for coldest temperature aboard space station - Chinadaily.com.cn
• globaltimes.cn: China creates the coldest man-made matter ever aboard the China Space Station - Global Times
• martincid.com: China’s space station chilled atoms to 9.7 picokelvin, the coldest on record – Martin Cid Magazine

Traduction réalisée par IA de l’article original en anglais, vérifiée automatiquement pour dire la même chose que l’original. Les sources ont été vérifiées en anglais.