Le premier condensat de molécules

Hervé Poirier, rédacteur en chef au magazine scientifique Epsiloon nous parle du premier "condensat de Bose-Einstein moléculaire". Cela fait un peu peur dit comme ça...

franceinfo : De quoi s'agit-il ?

Hervé Poirier : C’est assez simple, en fait. Et tout à fait fascinant : cela montre l’extravagance du monde dans lequel nous vivons. Il s’agit de molécules toutes bêtes, constituées de deux atomes, un de sodium et un de césium. Il y en a 1000 comme ça : une sorte de mini-gaz. Des physiciens américains ont réussi la prouesse de transformer ces 1000 entités distinctes en un seul et même objet matériel. 

Physiquement parlant, les molécules ne sont plus séparées. Elles se sont littéralement fondues ensemble, en une entité stable et cohérente : un condensat. Un peu comme une foule désordonnée qui, tout d’un coup, se mettrait à bouger à l’unisson. Au vu des équations quantiques, Albert Einstein et le physicien indien Satyendranath Bose avaient prédit, en 1925, qu’un tel phénomène était possible. 

Il a fallu attendre les années 90 pour réussir à réaliser ce tour de magie, avec des atomes. Là, c’est avec de la matière plus structurée : des molécules. C’est beaucoup plus difficile – cela fait 10 ans que ces physiciens essayaient. Et c’est encore plus impressionnant. 

Comment ils ont fait pour réaliser cette prouesse quantique ? 

Là, il faut reconnaître que c’est un peu plus technique. Le principe est de refroidir suffisamment les molécules pour que l’incertitude sur leur position respective – une caractéristique intrinsèque des objets quantiques – devienne supérieure à la distance qui les sépare. En théorie, les molécules deviennent alors indiscernables. En pratique, elles se transforment en un condensat de Bose-Einstein. 

L'équipe de physiciens a ici appliqué de subtils champs magnétiques de façon à les refroidir à 6 milliardièmes de degrés, au-dessus du zéro absolu, en évitant que ces molécules n’entrent en collision – ce qui pourrait engendrer des réactions chimiques indésirables. Et pop ! C’est apparu de façon claire et indubitable. Il n’y avait plus 1000 molécules dans la boîte, mais un seul condensat. 

Très joli, mais à quoi cela sert tout cela ? 

L’intérêt, c’est que le condensat affiche un comportement quantique bien contrôlé, mais à une échelle macroscopique. Cela permet d’envisager des capteurs ultrasensibles, des horloges hyperprécises, des ordinateurs quantiques. Cela peut aussi servir à étudier des phénomènes exotiques ou le comportement des trous noirs. 

Cela nous démontre surtout, si cela était encore nécessaire, que nous vivons décidément dans un drôle de monde. Cela fait exactement 100 ans qu’on le sait. Mais on a toujours du mal à le réaliser.