Par Doug Bennett – Mis à jour le 24 mars 2022
En 1924, Satyendra Nath Bose formalise le comportement statistique des photons, découverte qu'Einstein étend en 1925 à tous les bosons, particules à spin entier. Alors qu'aux températures quotidiennes, les bosons se comportent comme des gaz ordinaires, Einstein a prédit qu'une transition de phase spectaculaire se produirait à des températures proches du zéro absolu :le condensat de Bose-Einstein (BEC).
La température, mesurée sur l'échelle Kelvin, reflète l'énergie cinétique moyenne des atomes. Le zéro absolu – –459 °F (0K) – est la limite théorique à laquelle cesse le mouvement atomique. En pratique, les BEC sont produits à des températures inférieures à 100 millionièmes de degré au-dessus de cette limite, un régime auparavant impossible à atteindre en laboratoire.
En 1995, Eric Cornell et Carl Wieman ont réalisé la démonstration historique d'un BEC en refroidissant 2 000 atomes de rubidium-87 à moins d'un nanokelvin (1 × 10⁻⁹K). Cette percée leur a valu le prix Nobel de physique en 2001 et a ouvert une nouvelle frontière dans la recherche sur la matière ultra-froide.
À mesure que le gaz se refroidit, les longueurs d’onde de DeBroglie des atomes augmentent et finissent par se chevaucher. Lorsque cela se produit, les atomes perdent leur identité individuelle et fusionnent en un seul état quantique :un « superatome ». Cette onde de matière cohérente se comporte à bien des égards comme un laser, mais avec des atomes au lieu de photons.
Au sein d’un BEC, les atomes agissent comme une fonction d’onde unifiée, présentant des phénomènes quantiques macroscopiques tels que la superfluidité et les modèles d’interférence. Bien que la recherche en soit encore à ses débuts, les scientifiques prévoient des applications allant des capteurs de précision à la simulation quantique de systèmes complexes, susceptibles de transformer la technologie et notre compréhension de l'univers.
