Des scientifiques ont créé une cinquième forme de matière... qui n'existe nulle part dans l'Univers

Le 23 janvier 2017, des scientifiques ont créé, pour la première fois dans l’espace, une cinquième forme de matière rare : le condensat Bose-Einstein. Une grande avancée pour la science qui va nous permettre de mieux détecter les ondes gravitationnelles.

Le condensat de Bose-Einstein, qu’est-ce que c’est ?

C’est à partir d’une micro-puce, de la taille d’un timbre de poste et pleine de milliers d’atomes très compactes de rubidium-87, que la matière fut créée. Envoyée dans l’espace à bord d’un fusée sans pilote à quelques 240 000 km au-dessus de Kiruna en Suède. Une fois à la bonne distance, un nombre incalculable de lasers sont envoyés sur la puce ce qui a pour effet de faire réduire la température. Ce n’est que lorsque la puce a atteint la température de -273,15 °C, ce qui correspond au zéro absolu, la température la plus basse, que les scientifiques ont observé les changements.

En effet, le condensat de Bose-Einstein ne peut se former qu’à l’unique condition d’avoir un nuage d’atomes gazeux se refroidissant le plus possible du zéro absolu. Dans cette condition, les atomes se trouvent dans un froid tel qu’ils ne peuvent plus se déplacer, ils fondent et s’unissent formant ainsi un super atome. Cette réaction chimique donne au super atome une longueur d’onde uniforme vibrant lentement capable selon les scientifiques de capter les plus petites perturbations gravitationnelles entourant la matière.

Première mondiale

Il s’agit d’une première mondiale puisque pour la première fois, en plus d’être parvenus à créer cette matière dans l’espace, ils ont, et surtout pu, observer quelques minutes durant, cette forme de matière que les scientifiques classent comme une nouvelle forme forme de matière après la forme solide, la forme liquide, la forme gazeuse et la forme plasma.

Hypersensible, les condensats de Bose-Einstein sont des outils qui seront d’une grande efficacité pour étudier les ondes gravitationnelles. Le fait d’en avoir créé dans l’espace va pousser la communauté scientifique à voir vers l’horizon et à adopter de nouvelles méthodes d’étude. En effet, les risques potentiels et le coût qu’entraine la création d’un condensat de Bose-Einstein rendent les expériences très difficiles à réaliser sur Terre et peu viable sur le long terme pour des études. La NASA a d’ailleurs installé un laboratoire d’atomes froids à bord de l’ISS pour mieux étudier cette nouvelle forme de matière.

Bien que trop court l’observation et l’analyse de données n’ayant durée que quelques minutes, les scientifiques ont tout de même réalisé 110 expériences séparées en deux parties afin de mieux comprendre l’impact de la gravité sur le piégeage et aussi, sur le refroidissement des atomes et sur le comportement des condensats de Bose-Einstein en chute libre.

Parmi les expériences réalisées, les chercheurs ont découvert que le fait de découper en tranche et de réassembler des condensats de Bose-Einstein permettrait de détecter ondes gravitationnelles insaisissables. Pour ce faire, l’équipe de chercheurs a divisé le nuage de condensat en deux avec l’aide d’un laser puis observer le processus de ré-assemblage entre les deux nuages d’atomes. Ils ont ainsi observé que les deux nuages partageaient exactement le même état quantique et qu’ils se déplaçaient telle une onde continue. Partant de cette observation, les chercheurs estiment que si, lors du réassemblage, une différence sur l’état des nuages était à noter, alors c’est qu’une influence externe (comme des ondes gravitationnelles) en aurait été la cause ou du moins l’une des causes.

Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Nature.

Par Béchir Ben Ali, le 26 décembre 2018