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Jun 21 2015

la molécule la plus froide de l’univers

La petite sphère ci-dessus représente un atome de sodium, et la grande sphère un atome de potassium. Crédits : Jose-Luis Olivares/MIT

La petite sphère ci-dessus représente un atome de sodium, et la grande sphère un atome de potassium. Crédits : Jose-Luis Olivares/MIT

pour la première fois , des chercheurs américains du MIT ( Massachusetts Institute of Technology ) ont réussi à refroidir les molécules d’un gaz de sodium et de potassium à seulement 500 nanokelvins au dessus du zéro absolu ( – 273,15 °C )  , la température la plus basse qui puisse exister et qui’il est physiquement impossible d’atteindre . à cette température glaciale , un million de fois plus faible de celle qui règne dans l’espace interstellaire , les molécules  présentent un comportement très différent de celui  observé à la température ambiante  .

les molécules ultra froides ont des comportements étranges 

à la température ambiante , les molécules filent comme des balles dans un désordre chaotique  , elles  tournoient et s’entrechoquent  constamment , à des vitesses avoisinant plusieurs centaines de kilomètres par heure . Mais à l’approche de zéro absolu , les molécules cessent leurs mouvements chaotiques  et adoptent un comportement plus ordonné qui pourrait donner naissance à des états de la matière inédites – qualifiés ” exotiques ” par les physiciens .soit des états jamais observés dans le monde physique 

 “Avec les molécules ultra froides, on peut obtenir une grande variété d’états différents, comme les cristaux superfluides, des cristaux qui ne sont pas sujets aux frictions, ce qui est extrêmement bizarre”,raconte Martin Zwierlein, professeur au MIT ayant participé à l’étude. “Ceci n’a jamais été encore observé pour l’instant mais prédit. Nous ne sommes peut-être pas très loin de pouvoir voir ces effets, nous sommes donc très excités !“, avoue le chercheur. 

Pour leur étude, Martin Zwierlein et ses collègues ont utilisé des lasers afin de refroidir un gaz de sodium potassium (de formule NaK). Mais faire chuter directement la température d’une molécule n’est pas chose facile. En effet, les atomes qui la composent ont tendance à bouger ou à vibrer l’un par rapport à l’autre. Voilà pourquoi les chercheurs ont d’abord refroidi séparément des nuages d’atomes de sodium et de potassium avant de les assembler entre eux à l’aide d’un champ magnétique. Ces molécules gazeuses de sodium potassium ont ensuite elle-mêmes été refroidies à l’aide d’un laser.

Les molécules de sodium potassium ont le plus grand déséquilibre de charges électroniques jamais observé dans une molécule ultra froide. © Jee Woo Park and Sebastian Will.

Les molécules de sodium potassium ont le plus grand déséquilibre de charges électroniques jamais observé dans une molécule ultra froide. © Jee Woo Park and Sebastian Will.

 A la surprise des scientifiques, les molécules ultra froides obtenues ont une durée de vie relativement “longue” d’environ 2,5 secondes, ce qui laisse suffisamment de temps pour les observer. D’autre part, leurs charges électroniques sont très déséquilibrées (voir infographie ci-dessus), créant des interactions magnétiques. Ralenties par ce froid extrême, leur vitesse ne dépasse pas quelques centimètres par seconde.  “Nous sommes très proches d’une température où les effets de la mécanique quantique jouent un rôle prépondérant dans le déplacement des molécules“, souligneMartin Zwierlein, qui espère bientôt observer ces derniers en battant son propre record.

sources :

source 1 , source 2

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