Une équipe de physiciens de Nouvelle-Zélande a maintenu en place des atomes individuels de rubidium et observé des interactions inédites.
Nuage d’atomes refroidi par laser vu à travers une caméra de microscope. Crédit photo : Université d’Otago.
“Notre méthode implique le piégeage et le refroidissement individuels de trois atomes à une température d’environ un millionième de Kelvin à l’aide de faisceaux laser hautement focalisés dans une chambre hyper-évacuée”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Mikkel Andersen, physicien au département de physique de l’université d’Otago et au Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies.
“Nous combinons lentement les pièges contenant les atomes pour produire des interactions contrôlées que nous mesurons.”
Lorsque les trois atomes se rapprochent les uns des autres, deux d’entre eux forment une molécule, et tous reçoivent un coup de pied de l’énergie libérée dans le processus. Une caméra de microscope permet d’agrandir et de visualiser le processus.
“Deux atomes seuls ne peuvent pas former une molécule, il en faut au moins trois pour faire de la chimie”, a déclaré le coauteur, Marvin Weyland, chercheur postdoctoral à l’Université d’Otago et au Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies.
“Notre travail est la première fois que ce processus de base a été étudié de manière isolée, et il s’avère qu’il a donné plusieurs résultats surprenants qui n’étaient pas attendus des mesures précédentes dans de grands nuages d’atomes.”
Les chercheurs ont pu voir le résultat exact des processus individuels, et ont observé un nouveau processus où deux des atomes quittent l’expérience ensemble.
Jusqu’à présent, ce niveau de détail était impossible à observer dans des expériences avec de nombreux atomes.
“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”, a déclaré le Dr Weyland.
“Avec le développement, cette technique pourrait fournir un moyen de construire et de contrôler des molécules uniques de produits chimiques particuliers.”
“Notre recherche tente d’ouvrir la voie à la construction à la plus petite échelle possible, à savoir l’échelle atomique, et je suis ravi de voir comment nos découvertes influenceront les avancées technologiques à l’avenir”, a déclaré le Dr Andersens.
Les résultats de l’expérience ont montré qu’il fallait beaucoup plus de temps que prévu pour former une molécule par rapport aux autres expériences et aux calculs théoriques, qui sont actuellement insuffisants pour expliquer ce phénomène.
Bien que les auteurs suggèrent des mécanismes qui pourraient expliquer cette divergence, ils soulignent la nécessité de poursuivre les développements théoriques dans ce domaine de la mécanique quantique expérimentale.
Les résultats sont publiés dans le journal Physical Review Letters.
