Les physiciens ont réussi à mettre au point un laser à atomes qui peut rester allumé pour toujours.

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Une équipe de physiciens de l’Université d’Amsterdam a récemment mis au point un laser atomique qui peut durer éternellement. À l’intérieur d’un laser couramment utilisé, comme dans les appareils de mesure et les lecteurs de CD, toute la lumière vibre de manière synchronisée. Le laser atomique fonctionne selon le concept du condensat de Bose-Einstein (BEC). Ce condensat a été créé en laboratoire il y a environ 25 ans et a permis aux scientifiques de fabriquer des lasers atomiques capables d’émettre des faisceaux de matière. Cependant, les lasers ne pouvaient fonctionner que pendant une courte période car le laser avait besoin d’un nouveau BEC après avoir émis une impulsion de matière.

Mais maintenant, dans la nouvelle étude publiée dans Nature, les physiciens ont imaginé un moyen de créer des ondes de matière éternelle. Les particules élémentaires dans la nature sont de deux types : les bosons et les fermions. Alors que les fermions sont durs dans la nature, les bosons sont mous et peuvent se déplacer facilement les uns dans les autres. Le photon, la plus petite quantité de lumière possible, est un exemple de boson. Les bosons ont un caractère particulier grâce auquel ils peuvent se condenser en une onde cohérente. La condensation résultante des particules de matière est appelée condensat de Bose-Einstein.

En utilisant le BEC, les scientifiques ont pu créer la variante pulsée des lasers atomiques, mais n’ont pas réussi à fabriquer la variante continue pendant 25 ans.

Les BECs sont fragiles par nature et sont détruits lorsque la lumière tombe sur eux. Mais la lumière est également nécessaire à la formation du condensat. Pour cette raison, les BECs ne pouvaient être fabriqués que de manière éphémère. Ce problème de longue date a été résolu dans la nouvelle étude. “Dans les expériences précédentes, le refroidissement progressif des atomes se faisait en un seul endroit. Dans notre installation, nous avons décidé d’étaler les étapes de refroidissement, non pas dans le temps, mais dans l’espace : nous faisons bouger les atomes pendant qu’ils passent par des étapes de refroidissement consécutives”, explique le chef d’équipe Florian Schreck.

Schreck a ajouté que les atomes ultrafroids arrivent au cœur de l’expérience à la fin, où ils peuvent être utilisés pour créer des ondes de matière cohérentes dans une BEC. Il a souligné que pendant que les atomes sont utilisés, de nouveaux atomes prennent leur place et réapprovisionnent le BEC. “De cette façon, nous pouvons faire durer le processus – essentiellement pour toujours”, a déclaré Schreck.

Les chercheurs cherchent maintenant à créer un faisceau d’atomes non seulement continu, mais aussi stable, afin qu’il puisse être utilisé dans diverses applications.

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