La Station spatiale internationale (ISS) a servi de plate-forme pour une autre percée majeure dans les expériences spatiales : la création de bulles ultra-froides. En utilisant le Cold Atom Lab, la toute première installation de physique quantique à bord de l’ISS, les scientifiques ont réussi à refroidir des atomes gazeux à un zéro presque absolu (moins 273 degrés Celsius), qui est la température la plus basse que la matière puisse atteindre. Pour être précis, les atomes ont été refroidis à moins d’un millionième de degré au-dessus du zéro absolu et façonnés en sphères creuses extrêmement fines, selon un communiqué du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.
Cette réalisation est considérée comme importante car elle n’est possible que dans l’environnement de microgravité car sur Terre, les atomes se regroupent vers le bas, formant quelque chose de plus proche de la forme d’une lentille de contact que d’une bulle.
Selon la NASA, ces bulles, qui sont fabriquées à partir d’atomes gazeux exotiques, pourraient être utilisées dans de nouveaux types d’expériences avec un matériau encore plus exotique – le cinquième état de la matière appelé condensat de Bose-Einstein (BEC). Le BEC était un concept sur un nouvel état de la matière qui a été proposé par le physicien indien Satyendra Nath Bose avec quelques contributions d’Albert Einstein. On dit que ce premier état de la matière est distinct des quatre autres – solides, liquides, gaz et plasmas.
“Dans un BEC, les scientifiques peuvent observer les propriétés quantiques des atomes à une échelle visible à l’œil nu. Par exemple, les atomes et les particules se comportent parfois comme des objets solides et parfois comme des ondes – une propriété quantique appelée” dualité onde-particule “, a déclaré la NASA.
Comment les bulles ultrafroides ont-elles été créées ?
Dans son rapport, le JPL a expliqué que la création de ces bulles ne nécessitait aucune aide d’astronaute car le Cold Atom Lab, qui a la taille d’un mini-réfrigérateur, était exploité à distance depuis la Terre. Le Cold Atom Lab est essentiellement une chambre scellée sous vide où les bulles ont été créées à l’aide de champs magnétiques. Ces champs magnétiques ont permis aux scientifiques de manipuler le gaz sous différentes formes. L’agence a expliqué que le gaz froid a commencé dans une petite goutte ronde, comme un jaune d’œuf, puis a été sculpté dans une structure comme une fine coquille d’œuf.
De plus, les plus grands mesurent environ 1 millimètre de diamètre et seulement 0,00004 pouce d’épaisseur. De plus, ils ne sont composés que de quelques milliers d’atomes, contrairement à un millimètre cube d’air sur Terre qui contient environ un milliard de milliards de molécules. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.
En quoi le jalon est-il utile ?
En plus d’apprendre le mouvement et le comportement des fluides en l’absence de gravité et de mieux comprendre le cinquième état de la matière, la NASA a déclaré que de telles expériences aideraient dans un autre aspect crucial. Il a déclaré que les enquêtes quantiques menées dans l’espace extra-atmosphérique permettraient d’améliorer les systèmes de navigation et les capteurs des engins spatiaux, ce qui nous permettrait de mieux comprendre la Terre et les autres corps du système solaire. C’est notamment le domaine de la science quantique qui a conduit au développement de technologies modernes telles que les transistors et les lasers.
Nathan Lundblad, professeur de physique au Bates College, a déclaré: “Certains travaux théoriques suggèrent que si nous travaillons avec l’une de ces bulles qui est dans l’état BEC, nous pourrions être en mesure de former des tourbillons – en gros, de petits tourbillons – dans le matériau quantique. “.
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