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Un cinquième type de matière exotique a été créé dans l’un des endroits les plus froids de l’Univers : un dispositif à bord de la Station spatiale internationale (ISS). L (CAL) a été lancé vers l’ISS en 2018 pour étudier un étrange type de matière, connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein (BEC).

Un cinquième état de la matière

Ce dispositif de la taille d’une valise refroidit des atomes de rubidium et de potassium dans une chambre à vide, en utilisant une lumière laser pour ralentir leur mouvement. Des champs magnétiques contiennent ensuite le nuage d’atomes qui en résulte, lequel est refroidi jusqu’au zéro absolu à -273°C, produisant un BEC.
Cette substance froide a d’abord été théorisée par Albert Einstein et Satyendra Nath Bose au début des années 1920 comme le cinquième état de la matière, après les solides, les liquides, les gaz et le plasma. Il s’agit d’un gaz surfondu qui ne se comporte plus comme des atomes et des particules individuels, mais plutôt comme une entité dans un état quantique unique.
« C’est assez remarquable car cela donne un objet de la mécanique quantique de taille macroscopique », explique Maike Lachmann de l’université Leibniz de Hanovre en Allemagne. Les BEC ont été produites dans diverses expériences sur Terre depuis 1995, mais elles sont entravées par la gravité, qui fait s’effondrer ces nuages en une fraction de seconde. L’environnement de microgravité de l’ISS les maintient stables pendant plusieurs secondes, ce qui permet de les étudier plus en détail.
Robert Thompson du Jet Propulsion Laboratory de la NASA et ses collègues ont utilisé le CAL à distance et ont publié leurs premiers résultats. Bien qu’il s’agisse principalement d’une simple démonstration du fonctionnement de cette machine, il y a quelques aperçus alléchants de ce qui pourrait être possible de faire un jour. « C’est plutôt une réalisation technologique », dit Thompson. « Mais à l’avenir, elle permettra d’élargir le spectre de la science. »

Une réalisation impossible du Terre

Les premiers résultats montrent que les BEC se comportent différemment en orbite. L’équipe a découvert qu’environ la moitié des atomes se forment en un nuage de type halo autour du corps principal du BEC. Au sol, ces atomes tomberaient simplement sous l’effet de la gravité, mais en microgravité dans l’ISS, ce nuage reste suspendu.
Dans un proche avenir, les chercheurs espèrent utiliser cette expérience pour observer la collision des atomes au niveau quantique. Ils veulent également sonder les ondulations dans l’espace-temps appelées ondes gravitationnelles en surveillant les perturbations dans le mouvement des atomes.
À plus long terme, cette expérience pourrait également aborder des idées comme le principe d’équivalence d’Einstein, selon lequel toutes les masses dans un champ gravitationnel donné s’accélèrent de la même manière. Des tests en microgravité pourraient révéler s’il y a des violations de ce principe. « Il est généralement peu judicieux de parier contre Einstein », déclare Thompson. « Mais il est toujours important de tester ces choses. »
Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay