Des chercheurs ont dévoilé le comportement extraordinaire de molécules triatomiques faiblement liées, défiant la compréhension conventionnelle de la mécanique quantique. Dans une étude récemment publiée dans Nature Communications , une équipe de scientifiques de l'Université Bar-Ilan en Israël, en collaboration avec des théoriciens aux États-Unis, met en lumière la mystérieuse résilience de ces molécules exotiques contre la dissociation.
Ces molécules, connues sous le nom de trimères Efimov, sont si faiblement liées que même une infime quantité d'énergie thermique empêche leur formation. En théorie, les trimères d'Efimov ne vivent que dans un certain espace paramétrique nécessitant de très fortes interactions entre les atomes constitutifs. Lorsque ces interactions s'affaiblissent, les trimères devraient se dissocier soit en atomes libres, soit en une molécule biatomique et un atome libre.
Dans leur étude, les chercheurs ont créé un environnement spécial d'un millionième de degré au-dessus du zéro absolu (un microkelvin) pour observer et étudier ces états exotiques, ce qui a révélé un phénomène remarquable :les trimères d'Efimov affichent une résistance surprenante à la rupture, même lorsqu'ils sont immergés. dans le continuum des États.
"Notre recherche révèle un aspect fondamental de la mécanique quantique, mettant en valeur la ténacité de ces molécules exotiques malgré leur existence en dehors de l'espace des paramètres initialement prédit", explique le professeur Lev Khaykovich, du département de physique de l'université Bar-Ilan, qui a dirigé l'étude avec ses collègues. de JILA à l'Université du Colorado, Boulder, à l'Université du Maryland et au NIST, College Park, Maryland.
"Cette découverte remet en question les paradigmes existants et souligne l'importance de la recherche motivée par la curiosité pour élargir notre compréhension des lois de la mécanique quantique."
En utilisant une méthode expérimentale unique développée dans leur laboratoire, les chercheurs ont créé un état de superposition mécanique quantique d'une molécule à trois atomes et d'une molécule bi-atomique, ainsi qu'un seul atome libre. Grâce à une observation et une analyse méticuleuses, ils ont atteint une précision inégalée dans la mesure des niveaux d'énergie de ces nouvelles structures moléculaires et ont découvert les propriétés de survie inattendues des trimères Efimov.
Des recherches théoriques approfondies et consécutives ont révélé une forme d'interaction remodelée qui expliquait les observations expérimentales mais qui avait été complètement négligée dans toutes les études précédentes.
L’une des énigmes les plus intrigantes découvertes par l’étude et qui reste inexpliquée est la durée de vie étonnamment longue de l’état de superposition de la mécanique quantique. Ce phénomène a déconcerté les scientifiques du monde entier, ouvrant de nouvelles voies d'exploration et redéfinissant les limites de nos connaissances.
"Ce travail illustre l'essence de la recherche motivée par la curiosité, nous conduisant vers des domaines inattendus et posant de profondes questions qui remettent en question notre compréhension de l'univers", déclare le professeur Khaykovich. "Grâce à notre collaboration et à notre dévouement, nous continuons à percer les mystères de la physique des atomes et des petites molécules, ouvrant ainsi la voie à des découvertes transformatrices."
Les résultats de cette étude ont suscité l’enthousiasme au sein de la communauté des chercheurs, montrant que même après des décennies de recherche, la mécanique quantique continue de surprendre. Alors que les scientifiques se lancent dans de nouvelles recherches, le voyage promet de découvrir des informations encore plus captivantes sur la nature de la matière et ses interactions.
Plus d'informations : Yaakov Yudkin et al, Interactions à trois corps remodelées et observation d'un état d'Efimov dans le continuum, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-46353-1
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université Bar-Ilan
