Un superfluide est un état unique de la matière qui présente des propriétés remarquables, telles qu'un écoulement sans friction et la capacité de transporter de la chaleur et des courants électriques sans aucune résistance. Ces propriétés proviennent du fait que les superfluides manquent de viscosité et possèdent un ordre à longue portée, ce qui signifie que leurs atomes sont fortement corrélés sur de grandes distances.
Dans cette étude, l’équipe de physiciens s’est concentrée sur un type de superfluide appelé condensat de Bose-Einstein (BEC), qui se forme lorsqu’un gaz composé d’atomes extrêmement froids est refroidi en dessous d’une température critique. Les chercheurs ont confiné le BEC à une région en forme de cigare et ont utilisé une combinaison de champs magnétiques et de faisceaux laser pour modifier continuellement la dimensionnalité du système.
En réduisant progressivement la dimensionnalité du BEC de trois dimensions à deux dimensions puis à une dimension, les physiciens ont observé une série de changements spectaculaires dans ses propriétés collectives. En trois dimensions, le BEC présentait un comportement superfluide conventionnel, caractérisé par un ordre et une cohérence à longue portée. Cependant, à mesure que la dimensionnalité diminuait, le superfluide a subi une série de transitions de phase, entraînant la formation de différents types d’états ordonnés.
En deux dimensions, le BEC formait un état ordonné à quasi-longue portée, où les corrélations entre atomes étaient encore significatives mais ne s'étendaient plus sur des distances infinies. Réduire davantage la dimensionnalité à une seule dimension a conduit à une rupture complète du comportement du superfluide, à mesure que les atomes se sont localisés et ont perdu leur cohérence à longue portée.
Cette étude révolutionnaire fournit une compréhension complète de la façon dont les propriétés collectives d’un superfluide évoluent à mesure que sa dimensionnalité est continuellement modifiée. Les résultats approfondissent non seulement notre compréhension fondamentale de la matière quantique, mais ouvrent également la voie à la réalisation de nouveaux états et dispositifs quantiques. Ces découvertes pourraient avoir des implications considérables pour le traitement de l’information quantique, les mesures de précision et le développement de futures technologies quantiques.
