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Posté par Adrien le Mardi 26/04/2011 à 12:00
Construction d'un système quantique aux propriétés modulables
Les équipes sous la direction de Selim Jochim de l'Institut de Physique de l'Université de Heidelberg (Bade-Wurtemberg) et de l'Institut Max Planck de physique nucléaire à Heidelberg sont parvenues à créer un système quantique de un à dix fermions à partir d'atomes de lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) portés à très basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...).

Les fermions (électrons, muons, neutrinos et quarks) font partie des particules élémentaires de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...). L'assemblage de ces composants donne ainsi les noyaux atomiques, formés de protons et neutrons, ou bien les atomes, formés d'un noyau et d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) défini d'électrons. Les propriétés des atomes et des noyaux atomiques sont fixées de manière univoque par la nature: les mesures menées sur de tels systèmes sont donc en principe parfaitement reproductibles. Les horloges atomiques, par exemple, se basent sur cette reproductibilité (La reproductibilité d'une expérience scientifique est une des conditions qui permet d'inclure les observations réalisées durant cette expérience dans le processus d'amélioration...) pour mesurer le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) avec une précision extrême.

"Cependant, le prix de cette haute reproductibilité est tel que les propriétés des systèmes ne se laissent transformer que dans une mesure très limitée. C'est pourquoi il a fallu travailler avec un grand nombre d'approches différentes afin de créer des systèmes synthétiques aux propriétés modulables comprenant un petit nombre de particules. Des exemples de ces atomes artificiels sont les boîtes quantiques et les agrégats atomiques", explique Selim Jochim. Ainsi, ces derniers se laissent beaucoup plus facilement manipuler que de véritables atomes ou noyaux. Cependant, parvenir au contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) complet des degrés de libertés de la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique....) représente un défi particulièrement difficile, car ces systèmes sont fortement couplés à leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...). C'est désormais chose faite pour les chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Heidelberg (Heidelberg est une ville d'Allemagne située dans la vallée du Neckar, au nord-ouest du Land de Bade-Wurtemberg. Le nom de "Heidelberg" provient...) qui sont parvenus à créer un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un...) artificiel dans un état quantique (En mécanique quantique, l'état d'un système décrit tous les aspects du système physique. Il est représenté par un objet mathématique qui donne le maximum d'information...) exactement défini et entièrement reproductible.


Le principe de construction de ces atomes artificiels et le suivant: des atomes de Lithium portés à une température de moins de un millionième de degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) au-dessus du zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans...) absolu sont emprisonnés dans un piège de quelques micromètres constitué d'un faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...) fortement focalisé. Ces atomes de Lithium jouent le rôle d'électrons pour la construction des atomes artificiels.

Un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée...) variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En...) est alors superposé au faisceau laser: les atomes de Lithium possédant un moment magnétique (En magnétostatique, soit une distribution de courants permanents à support compact de volume V.), ces derniers sont soumis à une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles...) par laquelle le piège peut basculer et ainsi libérer des atomes de manière contrôlée.

Ainsi, les chercheurs sont parvenus à créer dans l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...) artificiel un effet comparable à la variation des charges électriques dans un véritable atome. Avec le haut degré de reproductibilité et la possibilité de modifier les propriétés des systèmes d'atomes artificiels, les expériences menées à Heidelberg ouvrent la porte vers la simulation d'un grand nombre de systèmes quantiques.

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Source: BE Allemagne numéro 523 (20/04/2011) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /66548.htm
 
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