En dessous du zéro absolu

2013/01/10 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Des physiciens de l'Université de Munich ont surmonté une prétendue barrière insurmontable de la physique : ils refroidissent un gaz d'atomes de potassium à une température inférieure au zéro absolu. Pour exprimer la température qu'ils ont atteint utilisent kelvin négatifs. Les experts ne sont pas d'accord pour savoir s'ils ont dépassé la limite ou ont agi avec la définition de la température, mais il ne fait aucun doute que le créateur de Munich ouvrira de nouvelles portes dans la recherche.

Lord Kelvin ne pouvait pas atteindre des nombres négatifs sur l'échelle de Kelvin le XIX. Selon une enquête au XXe siècle. Comme une matière refroidit, l'énergie diminue et dans ce processus l'énergie devient zéro. Et Lord Kelvin a réalisé que, testé avec n'importe quel matériau, cela se produit à la même température, à -273 ºC. Lord Kelvin l'a appelé zéro absolu et a dit qu'il est impossible de descendre de cette température. Cependant, plus tard, les physiciens ont découvert que dans le zéro absolu l'énergie des atomes n'est pas zéro: la mécanique quantique a expliqué qu'ils auront toujours une énergie vibratoire minimale, le plus bas niveau d'énergie possible.

Lord Kelvin, cependant, n'étudiait pas les atomes individuellement mais l'ensemble gigantesque d'atomes ou de molécules que nous appelons gas.Près du zéro absolu, la plupart des atomes de ce groupe ont une énergie de vibration minimale, mais il y en a peu à un niveau énergétique plus élevé. La mesure de la température d'un gaz est la moyenne des états de vibration de tous les atomes. En définitive, la relation entre le monde macroscopique, le gaz et le monde nanoscopique, les molécules, est complexe et a été exploitée par les physiciens de Munich pour surmonter la barrière insurmontable.

Les atomes de potassium du gaz ont été pris dans un réseau au moyen d'un laser et ont révolutionné la distribution des énergies des atomes, c'est-à-dire ont laissé quelques atomes avec l'énergie minimale et la plupart ont donné une énergie un peu plus élevée. De cette façon, la mesure de la température générale est modifiée pour passer à des nombres négatifs. En outre, un nouvel état quantique a eu lieu dans ces atomes de potassium capturés, qui ont conduit à des propriétés physiques très rares dans cette «température négative», comme le comportement inverse à la gravité. Les chercheurs affirment qu'ils ont également vu dans les atomes caractéristiques similaires à la matière noire de l'univers.

En bref, deux types de conclusions peuvent être tirées des résultats. D'une part, que la valeur négative de la température est juste une conséquence de trucs quantiques, et non qui ont vraiment dépassé la limite du zéro absolu vers le bas. L'idée de Lord Kelvin est toujours correcte. D'autre part, l'expérience a créé ou au moins permet de créer un nouvel état de la matière avec des propriétés innovantes qui permettent d'explorer les gaz des atomes de potassium.