Une équipe de chercheurs de l'Institut d'optique quantique et d'information quantique et de l'Université d'Innsbruck, a développé une technique pour caractériser les phases qu'un superfluide subit lorsqu'il se transforme en un supersolide, puis inversement. Le groupe a rédigé un article décrivant sa technique et l'a téléchargé sur le serveur de préimpression arXiv.

Les supersolides sont des matériaux avec des caractéristiques à la fois solides et liquides - ils ont un ordre spatial, mais ils coulent aussi. Ils ont été théorisés pour la première fois en 1957, et plus récemment, ont été démontrés avec des expériences impliquant la conversion de superfluides en supersolides via des condensats de Bose-Einstein. Et bien que de telles expériences se soient avérées utiles, ils n'ont pas permis aux chercheurs de caractériser les phases qu'un superfluide traverse lorsqu'il se transforme en supersolide. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont adopté une autre approche.

Les chercheurs ont utilisé le refroidissement par évaporation. Cela impliquait de piéger des atomes de dysprosium dans un nuage à l'aide de lasers, qui forme également une barrière optique. Surtout, les atomes dans le nuage pourraient s'échapper s'ils avaient une énergie suffisamment élevée. Comme ils l'ont fait, la température du nuage a diminué, atteignant finalement plusieurs centaines de degrés Kelvin. Les chercheurs ont ensuite abaissé la hauteur de la barrière, ce qui a abaissé encore plus la température dans le nuage jusqu'à ce que les atomes laissés dans le nuage forment un supersolide.

Pour caractériser les changements de phase, les chercheurs ont utilisé à la fois l'imagerie à contraste de phase de Faraday et l'imagerie du temps de vol. Pour avoir une vision claire de ce qui se passait, les chercheurs ont dû répéter leur expérience à plusieurs reprises tout en variant la vitesse à laquelle la barrière a été abaissée. En utilisant les deux techniques, les chercheurs ont pu mesurer la modulation de changement de phase à une échelle de temps de 150 ms. Et ce faisant, ils ont également pu voir que les modulations de densité associées à une phase solide venaient en premier dans le processus. Puis, 40 ms plus tard, les caractéristiques d'un superfluide sont devenues évidentes juste avant que le nuage ne forme un supersolide.

La technique a également permis aux chercheurs de caractériser les phases impliquées lorsque le superfluide est redevenu un superfluide. Ils ont découvert que cela avait commencé par la restauration de la symétrie translationnelle continue, ce qui a ramené le système à un superfluide puis à un simple nuage. Ils ont noté que la phase superfluide a duré plus longtemps que la première phase, montrant que les processus ne se produisaient pas en même temps.

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