Les liquides sont omniprésents dans la nature :de l'eau que nous consommons quotidiennement à l'hélium superfluide qui est un liquide quantique apparaissant à des températures aussi basses que quelques degrés au-dessus du zéro absolu. Une caractéristique commune de ces liquides très différents est d'être auto-liés dans l'espace libre sous la forme de gouttelettes. Comprendre d'un point de vue microscopique comment un liquide est formé en ajoutant des particules une par une est un défi de taille.

Récemment, un nouveau type de gouttelettes quantiques a été observé expérimentalement dans des systèmes atomiques ultrafroids. Ceux-ci sont constitués d'atomes alcalins qui sont refroidis à des températures extrêmement basses de l'ordre du nanokelvin. La principale particularité de ces systèmes est qu'ils sont les liquides les plus dilués jamais observés expérimentalement. Un contrôle expérimental extraordinaire sur le système ouvre la possibilité de démêler le mécanisme conduisant à la formation de gouttelettes quantiques.

Dans un article récent publié dans Lettres d'examen physique , les chercheurs de l'Institut des sciences du cosmos de l'Université de Barcelone (ICCUB) Ivan Morera et le regretté professeur Artur Polls dirigés par le professeur Bruno Juliá-Díaz, en collaboration avec le Prof. Grigori Astrakharchik de l'UPC, présentent une théorie microscopique des gouttelettes quantiques sur réseau qui explique leur formation.

L'équipe de chercheurs a montré que la formation de la goutte quantique peut s'expliquer en termes d'interactions efficaces entre dimères (états liés de deux particules). De plus, en résolvant le problème des quatre corps, ils ont montré que des tétramères (états liés de quatre particules) peuvent apparaître et qu'ils peuvent être interprétés comme de simples états liés de deux dimères.

Les propriétés de ces tétramères coïncident déjà avec celles des grosses gouttelettes quantiques, ce qui indique que bon nombre des propriétés caractéristiques du liquide à plusieurs corps sont contenues dans le tétramère. Ils ont également discuté de la possibilité d'observer ces gouttelettes fortement corrélées dans des bosons dipolaires ou des mélanges bosoniques dans des réseaux optiques.