Les condensats de Bose-Einstein sont souvent décrits comme le cinquième état de la matière :à des températures extrêmement basses, les atomes de gaz se comportent comme une seule particule. Les propriétés exactes de ces systèmes sont notoirement difficiles à étudier. Dans la revue Lettres d'examen physique , le physicien quantique Christian Schilling de l'Université Ludwig Maximilian de Munich et ses collaborateurs de l'Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) ont proposé une nouvelle approche pour décrire ces systèmes quantiques de manière plus efficace et plus complète.

La recherche sur l'état exotique de la matière remonte à Albert Einstein, qui a prédit l'existence théorique des condensats de Bose-Einstein en 1924. "De nombreuses tentatives ont été faites pour prouver leur existence expérimentalement, " déclare le Dr Carlos Benavides-Riveros de l'Institut de physique de MLU. Enfin, en 1995, des chercheurs aux États-Unis ont réussi à produire des condensats dans des expériences. En 2001, ils ont reçu le prix Nobel de physique pour leurs travaux. Depuis, les physiciens du monde entier ont travaillé sur des moyens de mieux définir et décrire ces systèmes qui permettraient de prédire leur comportement avec plus de précision.

Cela nécessite normalement des équations et des modèles complexes. « En mécanique quantique, l'équation de Schrödinger est utilisée pour décrire des systèmes avec de nombreuses particules en interaction. Mais comme le nombre de degrés de liberté augmente de façon exponentielle, cette équation n'est pas facile à résoudre. C'est ce qu'on appelle le problème à plusieurs corps et trouver une solution à ce problème est l'un des défis majeurs de la physique théorique et computationnelle aujourd'hui, " explique Benavides-Riveros. La collaboration menée par Schilling a maintenant proposé une méthode relativement simple. " L'une de nos idées clés est que les particules dans le condensat n'interagissent que par paires, " explique le co-auteur Jakob Wolff de MLU. Cela permet de décrire ces systèmes à l'aide de méthodes plus simples et mieux établies.

"Notre théorie est en principe exacte et peut être appliquée à différents régimes physiques et scénarios, par exemple des atomes ultrafroids en interaction forte. Et il semble que ce sera aussi une manière prometteuse de décrire les matériaux supraconducteurs, " conclut Jakob Wolff.