Quelle est la matière la plus froide ?

La matière la plus froide : un voyage vers l’extrême

Au cœur de laboratoires spécialisés, les scientifiques repoussent les limites de la température avec des expériences innovatrices. Dans cette quête effrénée de froid, un élément inattendu s’est imposé comme le champion incontesté : le rubidium.

En 1995, une équipe du Centre national de recherches scientifiques (CNRS) de Paris a réalisé une avancée extraordinaire en refroidissant des atomes de rubidium à 170 nanokelvins. Cette température extrêmement basse, un milliard de fois inférieure à la température ambiante, a marqué une étape majeure dans la physique de la matière froide.

Poursuivant leurs recherches, les scientifiques ont utilisé une technique de refroidissement par évaporation laser pour abaisser encore plus la température. En 2016, une équipe de l’Institut national des normes et de la technologie (NIST) aux États-Unis a réussi à atteindre 38 picokelvins, une température stupéfiante 100 milliards de fois inférieure à celle du vide interstellaire.

Comment est-il possible d’atteindre de telles températures extrêmes ? Le refroidissement par évaporation laser exploite les propriétés quantiques des atomes. En envoyant des impulsions laser précisément réglées sur le rubidium, les scientifiques peuvent retirer sélectivement les atomes les plus énergétiques de l’échantillon. Au fur et à mesure que les atomes sont évaporés, la température moyenne restante diminue progressivement.

Le rubidium a été choisi comme sujet d’étude en raison de sa sensibilité aux radiations laser et de sa faible réactivité chimique. En manipulant des nuages d’atomes de rubidium ultra-froids, les scientifiques peuvent obtenir un aperçu de la physique à l’échelle atomique et explorer des phénomènes auparavant inaccessibles.

Ces expériences ouvrent de nouvelles perspectives dans divers domaines, notamment :

• Physique fondamentale : Étude des propriétés de la matière à des températures extrêmes et test des théories physiques fondamentales.
• Métrologie de précision : Développement de horloges atomiques ultra-précises et de capteurs de gravité perfectionnés.
• Informatique quantique : Utilisation d’atomes ultra-froids pour créer des qubits, les unités de base de l’informatique quantique.

Le refroidissement des atomes à des températures record ne cesse de repousser les limites de la science. Alors que les scientifiques continuent d’explorer les confins de l’extrême froid, de nouvelles découvertes passionnantes attendent d’être dévoilées, ouvrant la voie à des avancées technologiques sans précédent dans les années à venir.