Physiciens de l'Université du Luxembourg, avec des collaborateurs internationaux, ont récemment publié un article dans la revue de renommée internationale Lettres d'examen physique . Dans cet article, ils démontrent comment les effets d'interférence de la mécanique quantique pourraient permettre aux expérimentateurs de mieux étudier les propriétés des particules piégées dans les liquides quantiques via des résonances dans le spectre d'absorption.

Ondes de surface dans l'eau

Lancer une pierre dans un lac calme crée des ondulations à la surface de l'eau. Le fait de jeter deux pierres dans le lac crée deux de ces vagues de surface, qui peut former une figure d'interférence intéressante. La création de ces ondes nécessite de l'énergie, qui est transféré des pierres à l'eau, entraînant finalement les pierres subissant une force de friction. En physique classique, c'est un problème très ancien, mais son pendant en mécanique quantique réserve encore des surprises.

Condensats de Bose-Einstein

L'équivalent en mécanique quantique consiste en deux ions chargés qui sont immergés dans un "liquide" formé d'atomes neutres plus légers. Expérimentalement, de tels systèmes ont déjà été réalisés il y a quelques années en combinant un piège à ions, qui maintient les ions chargés en place, avec un piège magnéto-optique qui permet d'amener les atomes neutres dans un état quantique collectif appelé condensat de Bose-Einstein (BEC). Comme la paire d'ions est chargée électriquement, ils peuvent être manipulés à l'aide de champs électriques. En particulier, le transfert d'énergie des ions dans le BEC, et la force de frottement résultante, peut être mesurée en étudiant l'absorption des champs électromagnétiques.

Résonances et antirésonances

Physiciens du groupe de Thomas Schmidt à l'Université du Luxembourg, avec des chercheurs de l'Institut Polytechnique de Paris et de l'Iowa State University, découvert qu'un nouveau phénomène se produit si le BEC est allongé et que la nature de la mécanique quantique des deux ions et des atomes est prise en compte. Dans ce cas, l'interférence entre les ondes émises par les ions et le champ électrique appliqué extérieurement provoque des caractéristiques de résonance et d'antirésonance dans le spectre d'absorption. A la fréquence de résonance, les ions réagissent très fortement à un champ électrique appliqué, alors qu'aux antirésonances, aucune énergie ne peut être absorbée par le champ appliqué.

Ces résonances et antirésonances sont une conséquence des interférences quantiques, la nature allongée du BEC, et la forte force de Coulomb agissant entre l'ion et les atomes. Par conséquent, ils peuvent servir d'outil expérimental utile pour caractériser davantage les propriétés des BEC, tels que la vitesse du son ou la façon dont ils interagissent avec les ions intégrés.