Pour la première fois dans le domaine de la physique quantique, des chercheurs néo-zélandais sont parvenus à manipuler individuellement des atomes et ont observé des interactions atomiques complexes jusqu’alors inédites.

Saisir des atomes isolés avec des « pinces optiques »

Une myriade d’équipements, dont des lasers, des miroirs, une chambre à vide et des microscopes assemblés dans le département de physique de l’université d’Otago (Nouvelle-Zélande), ainsi que beaucoup de temps, d’énergie et d’expertise, ont été nécessaires pour étudier ce processus quantique, qui jusqu’à présent n’était compris que par la moyenne statistique d’expériences impliquant un grand nombre d’atomes.

Mikkel Andersen (à gauche) et Marvin Weyland (à droite) devant l’impressionnante batterie d’équipements qui leur a été nécessaire pour mener à bien cette expérience

« Notre méthode consiste à piéger et à refroidir individuellement trois atomes à une température d’environ un millionième de kelvin à l’aide de faisceaux laser hautement focalisés dans une chambre à vide de la taille d’un grille-pain. Nous combinons ensuite lentement les pièges contenant les atomes pour produire des interactions contrôlées que nous mesurons », indique Mikkel F. Andersen, dirigeant le département de physique de l’université d’Otago et ayant participé à cette étude parue dans la revue Physical Review Letters.

« Deux atomes seuls ne peuvent suffire à former une molécule, pour faire de la chimie, il en faut au moins trois », explique le chercheur Marvin Weyland, qui a mené l’expérience. « Pour la première fois, nous avons eu l’occasion d’étudier ce processus de base de manière isolée, et les résultats obtenus se sont avérés surprenants, par rapport à ce que les études précédentes, réalisées avec des nuages d’atomes, avaient pu révéler », ajoute-t-il.

Lorsque les trois atomes convergent, deux d’entre eux forment une molécule, et tous reçoivent une impulsion provoquée par l’énergie libérée dans le processus. Grâce à une caméra de microscope, les chercheurs ont pu visualiser précisément ce phénomène.

Des perspectives excitantes

« En travaillant à ce niveau moléculaire, nous en savons maintenant plus sur la façon dont les atomes entrent en collision et réagissent les uns avec les autres. À l’avenir, cette technique pourrait fournir un moyen de fabriquer et de contrôler des molécules uniques de produits chimiques particuliers », estime Weyland.

Si Mikkel Andersen admet que la technique et le niveau de détail évoqués paraîtront obscurs pour les nombreuses personnes ne s’intéressant pas de près à la physique quantique, le chercheur estime que ce type d’avancées joueront un rôle crucial dans le développement des futures technologies quantiques, qui pourraient avoir un impact sur la société comparable à celles ayant permis le développement des ordinateurs modernes et d’Internet.

« Les recherches portant sur la possibilité de construire à une échelle de plus en plus réduite ont été le moteur d’une grande partie du développement technologique au cours des dernières décennies. C’est d’ailleurs la seule raison pour laquelle les smartphones actuels possèdent une puissance de calcul supérieure à celle des superordinateurs des années 1980. Nos recherches tentent d’ouvrir la voie pour pouvoir construire à la plus petite échelle possible, à savoir l’échelle atomique, et je serai ravi de voir comment nos découvertes influenceront les futures avancées technologiques », conclut le chercheur.

— Sergey Nivens / Shutterstock.com

COMMENTEZ

connectez-vous pour commenter
avatar
  S’abonner  
Notifier de