{"id":8819,"date":"2023-05-01T06:34:51","date_gmt":"2023-05-01T06:34:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/comores\/politique\/un-etrange-fluide-quantique-qui-se-solidifie-quand-on-le-chauffe"},"modified":"2023-05-01T10:17:16","modified_gmt":"2023-05-01T10:17:16","slug":"un-etrange-fluide-quantique-qui-se-solidifie-quand-on-le-chauffe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/comores\/toutes-les-actualites\/un-etrange-fluide-quantique-qui-se-solidifie-quand-on-le-chauffe","title":{"rendered":"Un \u00e9trange fluide quantique qui se solidifie quand on le chauffe"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Comores. <\/strong><\/span>Le monde quantique est de\u0301finitivement de\u0301cide\u0301 a\u0300 briser toutes nos intuitions : c\u2019est ce qu\u2019a de\u0301montre\u0301 une fois de plus une e\u0301quipe de scientifiques de l\u2019Universite\u0301 danoise d\u2019Aarhus et de l\u2019Universite\u0301 autrichienne d\u2019Innsbruck. Dans une e\u0301tude a\u0300 la fois the\u0301orique et expe\u0301rimentale publie\u0301e dans Nature communications, il de\u0301montre qu\u2019augmenter la tempe\u0301rature dans un superfluide (e\u0301tat quantique de certains liquides ou gaz, ou\u0300 ils deviennent \u201cinfiniment fluide\u201d et perdent toute viscosite\u0301) peut parfois donner lieu a\u0300 l\u2019apparition d\u2019un e\u0301tat dit \u201csupersolide\u201d.<\/p>\n

Superfluide et supersolide<\/b><\/p>\n

Les supersolides sont un e\u0301tat de la matie\u0300re ou\u0300 les particules sont ordonne\u0301es en structure dans l\u2019espace (comme dans un solide classique donc) mais qui ont en me\u0302me temps des proprie\u0301te\u0301s \u201csuperfluides\u201d : une particule peut les \u201ctraverser\u201d sans subir de friction par exemple. The\u0301orise\u0301s depuis le milieu des anne\u0301es 1950, ces cristaux supersolides ne sont observe\u0301s expe\u0301rimentalement que depuis la fin des anne\u0301es 2010. Une avance\u0301e de\u0301terminante qui a permis des progre\u0300s majeurs, comme le raconte a\u0300 Sciences et Avenir Lauriane Chomaz, chercheuse sur les superfluides et supersolides quantiques a\u0300 l\u2019Universite\u0301 de Heidelberg (Allemagne) : \u201cLe champ de recherche est tre\u0300s actif, cherchant a\u0300 gagner en complexite\u0301 dans les structures des re\u0301seaux cristallins observe\u0301es, a\u0300 comprendre les proprie\u0301te\u0301s dynamiques (en particulier leur superfluidite\u0301) de ce nouvel e\u0301tat, et a\u0300 e\u0301tudier les transitions de phase.\u201d<\/p>\n

Ces transitions de phases sont au c\u0153ur de cette nouvelle e\u0301tude :<\/b><\/p>\n

Le monde quantique est de\u0301finitivement de\u0301cide\u0301 a\u0300 briser toutes nos intuitions : c\u2019est ce qu\u2019a de\u0301montre\u0301 une fois de plus une e\u0301quipe de scientifiques de l\u2019Universite\u0301 danoise d\u2019Aarhus et de l\u2019Universite\u0301 autrichienne d\u2019Innsbruck. Dans une e\u0301tude a\u0300 la fois the\u0301orique et expe\u0301rimentale publie\u0301e dans Nature communications, il de\u0301montre qu\u2019augmenter la tempe\u0301rature dans un superfluide (e\u0301tat quantique de certains liquides ou gaz, ou\u0300 ils deviennent \u201cinfiniment fluide\u201d et perdent toute viscosite\u0301) peut parfois donner lieu a\u0300 l\u2019apparition d\u2019un e\u0301tat dit \u201csupersolide\u201d.<\/p>\n

Superfluide et supersolide<\/b><\/p>\n

Les supersolides sont un e\u0301tat de la matie\u0300re ou\u0300 les particules sont ordonne\u0301es en structure dans l\u2019espace (comme dans un solide classique donc) mais qui ont en me\u0302me temps des proprie\u0301te\u0301s \u201csuperfluides\u201d : une particule peut les \u201ctraverser\u201d sans subir de friction par exemple. The\u0301orise\u0301s depuis le milieu des anne\u0301es 1950, ces cristaux supersolides ne sont observe\u0301s expe\u0301rimentalement que depuis la fin des anne\u0301es 2010. Une avance\u0301e de\u0301terminante qui a permis des progre\u0300s majeurs, comme le raconte a\u0300 Sciences et Avenir Lauriane Chomaz, chercheuse sur les superfluides et supersolides quantiques a\u0300 l\u2019Universite\u0301 de Heidelberg (Allemagne) : \u201cLe champ de recherche est tre\u0300s actif, cherchant a\u0300 gagner en complexite\u0301 dans les structures des re\u0301seaux cristallins observe\u0301es, a\u0300 comprendre les proprie\u0301te\u0301s dynamiques (en particulier leur superfluidite\u0301) de ce nouvel e\u0301tat, et a\u0300 e\u0301tudier les transitions de phase.\u201d<\/p>\n

Ces transitions de phases sont au c\u0153ur de cette nouvelle e\u0301tude : lors de l\u2019observation de gaz ultra-froids (a\u0300 des tempe\u0301ratures proches du ze\u0301ro absolu) de dysprosium, les scientifiques ont eu la surprise de constater que l\u2019augmentation de tempe\u0301rature favorisait la formation de structure supersolide. Ils ont alors mene\u0301 un travail the\u0301orique plus pousse\u0301, notamment sur les fluctuations thermiques, et ont cre\u0301e\u0301 un mode\u0300le qui rend compte de cette e\u0301trange solidification lors du re\u0301chauffement des fluides.<\/p>\n

Lauriane Chomaz, qui n\u2019a pas participe\u0301 a\u0300 cette nouvelle e\u0301tude mais a\u0300 l\u2019observation expe\u0301rimentale ante\u0301rieure de ce comportement dans l\u2019e\u0301quipe d\u2019Innsbruck, l\u2019explique en ces termes : \u201cDans le cas des gaz ultra-froids, l\u2019e\u0301tat du syste\u0300me est un e\u0301tat quantique macroscopique : un nombre macroscopique d\u2019atomes partage ce me\u0302me e\u0301tat quantique unique. Les particules ne peuvent plus e\u0302tre conside\u0301re\u0301es individuellement, elles agissent \u00ab a\u0300 l\u2019unisson \u00bb. De ce fait, les excitations thermiques ont un effet particulier sur l\u2019e\u0301tat du syste\u0300me : par leurs interactions avec les atomes de l\u2019e\u0301tat quantique macroscopique, elles modifient l\u2019e\u0301nergie de cet e\u0301tat et, dans certains cas comme celui observe\u0301 dans cette e\u0301tude, peuvent favoriser certaines structures spatiales, c\u2019est-a\u0300-dire induire une cristallisation. Ainsi, plus d\u2019excitations thermiques (une tempe\u0301rature plus e\u0301leve\u0301e) peut conduire a\u0300 la cristallisation du condensat, qui est sans structure a\u0300 basse tempe\u0301rature.\u201d<\/p>\n

L\u2019augmentation de la tempe\u0301rature correspondant en physique a\u0300 une augmentation de l\u2019e\u0301nergie d\u2019agitation des particules, c\u2019est cette modification de l\u2019e\u0301nergie du syste\u0300me qui va provoquer ce changement contre-intuitif d\u2019e\u0301tat, alors que dans notre quotidien, apporter de l\u2019e\u0301nergie a tendance a\u0300 de\u0301sordonner le syste\u0300me, donc a\u0300 transformer un solide chauffe\u0301 en liquide et un liquide en gaz.<\/p>\n

\u201cLe fait que le supersolide soit un e\u0301tat si contre-intuitif rend la recherche de sa compre\u0301hension encore plus importante\u201d<\/b><\/p>\n

Le groupe a\u0300 l\u2019origine de l\u2019e\u0301tude, en me\u0302lant the\u0301orie et observations expe\u0301rimentales, a ainsi pu de\u0301terminer le diagramme de phase (un graphique qui de\u0301crit l\u2019e\u0301tat du mate\u0301riau en fonction de parame\u0300tres comme la tempe\u0301rature et la pression) de son superfluide, en incluant ces proprie\u0301te\u0301s e\u0301tonnantes. Et les scientifiques ne comptent pas s\u2019arre\u0302ter la\u0300, parlant de \u201cpoint de de\u0301part\u201d pour la recherche des effets thermiques dans les superfluides et supersolides.<\/p>\n

E\u0301norme\u0301ment de choses restent a\u0300 faire dans ce domaine, aussi bien en the\u0301orie qu\u2019en pratique. \u201cLe fait que le supersolide soit un e\u0301tat si contre-intuitif rend la recherche de sa compre\u0301hension encore plus importante. Comprendre le supersolide dans les gaz quantiques pourrait aider a\u0300 mieux comprendre les e\u0301tats exotiques et en de\u0301couvrir de nouveaux dans d\u2019autres syste\u0300mes quantiques tels que l\u2019he\u0301lium froid, les solides supraconducteurs…\u201d, pense Lauriane Chomaz.<\/p>\n

Des syste\u0300mes notamment lie\u0301s au concept de simulateur quantique, un type d\u2019ordinateur quantique spe\u0301cifiquement utilise\u0301 pour simuler et e\u0301tudier des syste\u0300mes quantiques. De la\u0300 a\u0300 voir des applications \u201cpratiques\u201d de ces e\u0301tats supersolides originaux ? C\u2019est un pas que la chercheuse se garde bien de franchir : \u201cIl est possible d\u2019e\u0302tre inventif et d\u2019aller plus loin dans l\u2019ide\u0301e de la simulation quantique, en pensant que peut-e\u0302tre, nous pourrions utiliser les proprie\u0301te\u0301s exotiques de ces nouveaux e\u0301tats, mais cela me semble encore tre\u0300s fictionnel…\u201d<\/p>\n

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