L'investigation expérimentale de la matière quantique ultrafroide permet d'étudier des phénomènes de mécanique quantique inaccessibles autrement. Une équipe dirigée par la physicienne d'Innsbruck Francesca Ferlaino a maintenant mélangé les gaz quantiques de deux éléments fortement magnétiques, erbium et dysprosium, et créé un mélange quantique dipolaire.

Il y a quelques années, il semblait impossible d'étendre les techniques de manipulation des atomes et de refroidissement profond en régime ultrafroid aux espèces atomiques à électrons de valence multiples. La raison en est la complexité croissante du spectre atomique et les propriétés de diffusion inconnues. Cependant, une équipe de chercheurs, dirigé par Ben Lev à l'Université de Stanford et une équipe autrichienne dirigée par Francesca Ferlaino à l'Université d'Innsbruck a démontré la dégénérescence quantique des espèces de terres rares. Le groupe de Ferlaino a concentré la recherche sur l'erbium et a développé un puissant, approche pourtant étonnamment simple pour produire un condensat de Bose-Einstein.

"Nous avons montré comment la complexité de la physique atomique peut ouvrir de nouvelles possibilités, " dit Ferlaino. Les espèces magnétiques sont une plate-forme idéale pour créer de la matière quantique dipolaire, dans lequel les particules interagissent les unes avec les autres via une interaction à longue distance et dépendante de l'orientation en tant que petits aimants quantiques.

Dans un nouvel article maintenant publié dans la revue Lettres d'examen physique , l'équipe de recherche autrichienne fait un nouveau bond dans le domaine de la matière dipolaire. Ils ont mélangé l'erbium et le dysprosium, et pour la première fois, produit un mélange quantique dipolaire. "Nous avons étudié très attentivement les spectres atomiques de ces deux espèces et avons élaboré des plans sur la façon de les combiner et d'atteindre une dégénérescence quantique simultanée, " dit Philipp Ilzhöfer, l'un des deux principaux auteurs de l'article.

"Et notre plan a fonctionné encore mieux que prévu, nous permettant de créer un système dans lequel les condensats Bose-Einstein d'erbium et de dysprosium coexistent et interagissent entre eux, " ajoute Arno Trautmann, l'autre auteur principal. Cette avancée promet d'ouvrir de nouvelles frontières de recherche dans le domaine de la matière quantique dipolaire en raison de l'interaction à longue distance entre les deux espèces.