Inattendu: un gaz quantique devient liquide 💧

Des chercheurs ont observé un phénomène surprenant dans un gaz quantique très dilué. Cette découverte apporte un nouvel éclairage sur la matière à l'échelle microscopique.

Une équipe du CNR, de l'Université de Florence et du LENS a étudié la rupture d'une gouttelette quantique. Ce phénomène, qui rappelle celui observé dans les liquides, révèle des propriétés inattendues.


Les gouttelettes quantiques se forment à partir de gaz atomiques ultra-froids. Bien qu'étant des gaz, elles se comportent comme des liquides grâce aux effets quantiques. Cette étude montre qu'elles peuvent se briser sous l'effet d'une instabilité capillaire.

L'instabilité capillaire, aussi appelée instabilité de Plateau-Rayleigh, est connue dans les liquides. C'est elle qui fait qu'un jet d'eau se transforme en gouttes. Ce même effet, jamais vu jusqu'ici dans les gaz quantiques, a maintenant été observé.

Les scientifiques ont utilisé des outils optiques avancés pour créer ces gouttelettes. En les laissant se déplacer dans un guide d'ondes optique, ils ont vu la gouttelette se casser en plusieurs petites gouttes, comme dans les liquides.

Cette recherche, publiée dans Physical Review Letters, s'appuie sur des expériences et des simulations. Elle permet de mieux comprendre les états quantiques de la matière et leurs futures applications.

Les résultats pourraient aider à fabriquer des réseaux de gouttelettes quantiques. Ces réseaux pourraient servir dans des capteurs de haute précision ou des mémoires quantiques.

Qu'est-ce qu'une gouttelette quantique ?

Une gouttelette quantique est un gaz ultra-froid qui se comporte comme un liquide à cause des effets quantiques. Ce comportement n'existe pas dans les gaz ordinaires.

Les interactions entre atomes, contrôlées par les chercheurs, stabilisent ces gouttes. Cela permet de créer des structures cohérentes malgré leur nature gazeuse.

Ces gouttelettes ont des points communs avec les liquides, comme la tension superficielle. Mais leur fonctionnement est régi par la mécanique quantique, ce qui les rend uniques.

Elles sont idéales pour étudier les limites entre physique classique et quantique, et pourraient être utiles pour des technologies du futur.

Comment observe-t-on ce phénomène dans un gaz quantique ?

Pour observer l'instabilité capillaire dans un gaz quantique, il faut des techniques très précises. Les chercheurs refroidissent les atomes à des températures proches du zéro absolu avec des lasers.

Une fois formée, la gouttelette est placée dans un guide d'ondes optique. Elle s'allonge sous l'effet de la tension superficielle, puis se casse en plusieurs petites gouttes, comme dans un liquide.

Des simulations complètent ces observations et montrent en détail comment la gouttelette se fragmente.

Cette approche combinée permet de mieux comprendre ces systèmes quantiques et ouvre la voie à de nouvelles découvertes dans des conditions extrêmes.