[News] Une température inférieure au zéro absolu

[Adrien]

Dans l’échelle Kelvin, concernant les températures, la plus petite valeur possible est 0. Une température de 0 kelvin correspond à -273.15 °C et représente la valeur la plus basse... >> Lire la suite

[Vanos]

Cela me semble suspect de mauvaise interprétation ou d'erreur de mesure, un peu comme ces particules qui allaient plus vite que la lumière.

[eiffel]

+1 @Vanos

[buck]

-1 c'est une question de definition du zero absolue

[cisou9]

Les chercheurs ont ensuite amené une majorité d’atomes à cette limite supérieure, réalisant une inversion de la distribution de Boltzmann et par conséquent une température négative de quelques milliardièmes de kelvin selon la définition actuelle de la température absolue. Dans cet état, le système est stable.

Ce n'est physiquement pas mesurable, c'est plus un résultat mathématique que physique.
J'ai fais de la conduction thermique en très basse température. < 50mK.

[Kerrigan]

Cet article touche de près un côté vraiment dérangeant de la vulgarisation scientifique : les titres super racoleurs. Il faut attirer le lecteur alors on est prêt à mettre presque tout et n'importe quoi pour qu'il daigne lire l'article. "Paradoxe de l'inversion de population" ou "Paradoxe : un gaz très chaud peut posséder une température inférieure au zéro absolu" serait un peu moins accrocheur mais un peu plus proche des faits présentés. Beaucoup de gens se contentent de les lire sans aller fouiller les articles et les ravages dans la population sont proprement désastreux car nombre de personnes se retrouvent alors entretenues dans des convictions personnelles à la logique douteuse rendant de fait tout débat pour rétablir les faits absolument impossible. La démarche est donc totalement contre-productive et augure des soirées hivernales bien longues face à un auditoire aussi inculte que buté, persuadé d'avoir enfin la preuve scientifique que la Science Moderne est un mensonge et qu'il faut rapidement passer à autre chose nonobstant une éradication rigoureuse de toutes ces racailles menteuses que sont les physiciens de la planète.

D'autre part affirmer tout de go qu'une température inférieure au zéro a été obtenue requiert quand même un certain nombre de précautions qui n'ont pas été prises avec suffisamment de rigueur à mon sens. Je ressors de l'article avec un sentiment d'incompréhension manifeste. Il aurait vraiment été opportun de présenter l'équation de Boltzmann dont il est fait référence et de montrer qu'une inversion de population revient dans une certaine définition de la température à avoir une température inférieure au zéro absolu. Il aurait aussi été opportun d'affirmer qu'il existe plusieurs définition de la températures (thermodynamique, cinétique...) et bien circonscrire le cadre où une température négative peut-être définie par soucis de rigueur. C'est presque dit, mais pas assez fort et pas assez rigoureusement entretenant un genre de flou vraiment particulièrement désagréable. Pour moi l'article ne prend pas assez de précautions et plonge le lecteur dans l'embarras. La deux premières réactions en sont une preuve criante, les deux protagonistes sont complètement passés à côté de la notion développée. C'est quand même dommage, vos articles sont généralement d'un niveau satisfaisant.

Dernier point, n'étant pas physicien, je suis étonné de l'importance de l'article car des inversions de populations sont classiquement obtenues dans le fonctionnement de tout laser (il me semble...). D'autre part, dans la résonance magnétique nucléaire, des inversions de populations peuvent être obtenues (cette fois sur deux niveau et pas trois), des équations de Boltzmann y sont associées et pourtant on n'a jamais entendu parler de températures inférieures au zéro absolu dans ces domaines. Alors pourquoi en parle t'on cette fois ? Qu'elles sont les différences entre les trois expériences ? Est ce que le concept de température absolue négative est fondamentalement nouveau ou s'agit il d'une nouvelle manifestation dans un cas inédit ? Bref, j'espère vivement que quelqu'un pourra m'éclairer là dessus parce que franchement ce n'est pas clair du tout, je dirais même pas clair du tout du tout du tout.

[Eretol]

[Grumpf]

Ah ben j'ai eu exactement la même réaction en voyant le titre. Je me suis dit aïe aïe encore une grosse clownerie... Exemple typique:

Science & Vie VS Scientific American (pour la science en FR). Rien qu'en regardant la couv on voit tout de suite la différence de ton.

Pareil pour les théories du Bing Bang et autre matières sombres. On a besoin d'outils pour modeler d'autres théories et pour ça donc d'artifices, c'est compréhensible. Mais entre un modèle à n dimensions utiles au matheux et un garçon coiffeur essayant de m'expliquer que les voyages dans des réalités parallèles ont étés découverts il y a une petite censure de pas assez...

[buck]

cool je me sens moins seul ;)
Kerrigan: on se place tout de meme a tres basse temperature ici ce qui n'est pas le cas dans les laser ou nucleaire en general ;)
De plus ici on n'y qu'une breve, ce qui ne vaut pas un article meme de science et vie et encore moins de la recherche ou mieux de Nature meme si c'est le resume du resume de l'article de Science ou Nature, on ne peut pas lui demander d'etre trop detaille (ce n'est pas 20 lignes a lire alors mais plutot 100-200 pages au moins)

[Victor]

la news devrait dire inversion de population anormale plutôt que de température négative
en MQ on parle souvent de distributions de populations anormales

[Kerrigan]

Ce n'est pas parce que c'est une brève que l'on a le droit d'écrire absolument n'importe quoi sans un minimum d'apport mathématique histoire de donner une contenance solide au sujet. La formule de Boltzmann pour deux niveaux, la définition de la température absolue avec cette formule et montrer alors que cette température est mathématiquement négative quand il y a inversion de population. Ce n'est pas furieusement violent. Quand on veut faire passer un message, surtout si ce dernier mêle nouveauté, abstraction et paradoxe, il faut faire son travail en entier et ne surtout pas balancer des résultats parcellaires qui en bout de compte rende l'article parfaitement incompréhensible auprès du public qui normalement aurait dû le comprendre. J'ai cherché un peu et ma chère amie wikipédia m'a fourni ceci :

z(T)=N/Ni*g(Ei)*exp(Ei/kbT) avec :

Z(T) la fonction de partition
N, le nombre de particules indicernables n'interagissant pas entre elle
Ni, le nombre de particules dans l'état d'énergie Ei
g(Ei) la dégénérescence de l'état d'énergie Ei, c'est à dire le nombre de configurations ayant cette énergie Ei

Mais limite tout ça n'est qu'un préambule dont on peut presque se passer si on vulgarise à fond car ce qui compte c'est la suite :

Dans un système à deux états d'énergie E1 et E2, avec E1<E2 contenant N particules qui n'interagissent pas entres elle, on a :
N2/N1=exp[(E1-E2)/kbT] et donc T=(E1-E2)/[kb*ln(N2/N1)] ; c'est la température de Boltzmann. Comme E1<E2, trivialement si N2>N1 alors T est négative.

Juste trois lignes et plus de détails ici

Problème, cette inversion de population est générale et peut concerner des populations de photons dans le cadre du fonctionnement du laser, des populations de spin dans le cadre de résonance magnétique nucléaire, des populations de molécules (dans le cas d'un gaz parfait si on veut rester rigoureux). Ce n'est donc pas nouveau, certes un peu abstrait mais en fait pas paradoxal du tout si on remet bien tous les concepts à leur place sans les mélanger au sein d'une même phrase.

Que voulait donc apporter notre vulgarisateur ? Avez vous vraiment compris ce qui était nouveau ? C'est le fait de réaliser l'inversion de population qui est juste super over-méga-chouette parce qu'en fait c'est juste hyper-méga-chaud-tendu de le faire ? S'il vous plait, éclairez moi !

[Asohan]

+1000 Kerrigan ! Ils ont piqué l'idée à l'inventeur du laser !

Dans un laser les niveaux d'énergie peuplés sont les niveaux primaires et non pas le niveau fondamental (justement de manière à avoir l'effet laser). Si on calcule une "température" pour un laser, elle sera alors très négative, même si c'est "virtuel".

Il y a aussi la question de l'échelle : dans un condensat de Bose-Einstein (= gaz d'atomes froid) ou la température des atomes est proche du zéro absolu, on peut changer d'échelle et regarder les nucléons des noyaux ou même mieux : les quarks et les gluons qui composent ces nucléons. Dans ce cas on peut toujours définir une autre "température" pour ces quarks et on trouve : plusieurs millions de milliards de degrés ! Il ne fait pas la même température en ville, dans son appartement et dans sa chambre. Tout est une question d'échelle.

Pour ceux qui me diront : on ne peut pas définir de température pour un petit nombre de particules ou pour un système hors-équilibre, je vous répond : oui, mais il y a un truc ... On peut simplement utiliser la notion de densité d'énergie et se placer dans un système de référence ou cette quantité ne varie pas trop (pseudo-équilibre), et on utilise l'équation d'état du système (= fonction qui fait la relation entre densité d’énergie et température). Il existe des équation d'état prévisible théoriquement et vérifiée expérimentalement pour de nombreux système : l'eau, les cristaux, ... et on essaye de vérifier les équations d'état de certains système très "exotiques" tels que le plasma de quarks et de gluons, les étoiles à neutrons, ...

[Isabelle]

Quelques messages hors sujet ont été retirés (La Modération)