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Le “cinquième état de la matière” observé pour la première fois dans l’espace
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Le “cinquième état de la matière” observé pour la première fois dans l’espace

Des chercheurs ont réussi à produire un condensat de Bose-Einstein – le cinquième état de la matière – à bord de l’SS, et à le maintenir pendant plus d’une seconde. Une véritable prouesse qui, à terme, pourrait aider à percer de profonds mystères en physique.

Il y a environ deux ans le Cold Atom Laboratory, une charge utile de la taille d’une glacière, était installé à bord de la Station spatiale internationale. Sa mission : ralentir et refroidir des atomes jusqu’à une fraction au-dessus du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius), soit la température la plus froide de l’Univers. Se faisant, et si les conditions le permettent, les chercheurs obtiendraient alors des condensats de Bose-Einstein (BEC).

Prédits par Albert Einstein et le mathématicien indien Satyendra Nath Bose il y a près d’un siècle, ils forment le “cinquième état de la matière”, les quatre états habituels étant le solide, le liquide, le gaz et le plasma.

Ralentir la matière

Les condensats de Bose-Einstein se forment lorsque les atomes sont refroidis à un niveau proche du zéro absolu à l’aide de lasers visant à les maintenir en place (plus les atomes se déplacent lentement, plus ils perdent de l’énergie, et plus ils deviennent froids).

Une fois ralenties, les particules sont ensuite maintenues en place par un champ magnétique. Elles se chevauchent alors, se condensent, pour finalement ne former plus qu’un seul et même état quantique. Une sorte de “super atome”.

En relâchant le piège magnétique, les scientifiques peuvent ensuite observer les propriétés de cet état de la matière. Mais il faut aller vite.

La moindre interaction avec le monde extérieur suffit à en effet à réchauffer les condensats. Ils peuvent être créés sur Terre, mais notre planète présente un sérieux inconvénient : sa gravité. Celle-ci, en interférant avec les champs magnétiques nécessaires pour les maintenir en place, ne permet pas d’observer ces nuages d’atomes plus d’une fraction de seconde. Après quoi tout s’effondre.

Un état maintenu pendant plus d’une seconde

L’environnement de microgravité qui baigne l’ISS permet de surmonter ce problème, autorisant finalement un meilleur maintient de ce “cinquième état de la matière”. Ce jeudi, une équipe de la NASA a dévoilé les premiers résultats d’une expérience au cours de laquelle des atomes de rubidium – un métal mou semblable au potassium – ont pu être manipulées sans contraintes terrestres.

Les chercheurs ont réussi, disent-ils, à créer des condensats de Bose-Einstein maintenus ainsi plus d’une seconde, offrant à l’équipe une chance sans précédent d’étudier leurs propriétés.

Ces travaux, publiés dans la revue Nature, ne sont qu’une “démonstration initiale des avantages offerts par un environnement de microgravité pour des expériences de refroidissement des atomes“, écrivent les chercheurs, mais ils ouvrent la voie à de nouvelles avancées importantes.

À terme, plus nous serons en mesure de “maîtriser” cet état de la matière, plus nous serons en mesure d’étudier des phénomènes quantiques jamais vus auparavant, et plus encore. Les applications vont des expériences en relativité générale à la quête de l’énergie sombre, soupçonnée d’être responsable de l’accélération de l’expansion de l’univers.

Dans le cadre de prochaines expérience, les chercheurs viseront à maintenir cet état de la matière encore plus longtemps. Se faisant, ils se donneront alors les moyens de l’étudier plus en détails. Robert Thompson, physicien au California Institute of Technology à Pasadena, a également souligné à Space.com leur ambition de combiner les atomes de rubidium avec des atomes de potassium dans le but de comprendre ce qui se passe lorsque deux condensats se mélangent.


Source : Sciencepost
Crédit : NASA / NIST

Modèle informatique d'un condensat de Bose-Einstein.

Le “cinquième état de la matière” observé pour la première fois dans l’espace Actualités

Le “cinquième état de la matière” observé pour la première fois dans l’espace

Des chercheurs ont réussi à produire un condensat de Bose-Einstein – le cinquième état de la matière – à bord de l’SS, et à le maintenir pendant plus d’une seconde. Une véritable prouesse qui, à terme, pourrait aider à percer de profonds mystères en physique.

Il y a environ deux ans le Cold Atom Laboratory, une charge utile de la taille d’une glacière, était installé à bord de la Station spatiale internationale. Sa mission : ralentir et refroidir des atomes jusqu’à une fraction au-dessus du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius), soit la température la plus froide de l’Univers. Se faisant, et si les conditions le permettent, les chercheurs obtiendraient alors des condensats de Bose-Einstein (BEC).

Prédits par Albert Einstein et le mathématicien indien Satyendra Nath Bose il y a près d’un siècle, ils forment le “cinquième état de la matière”, les quatre états habituels étant le solide, le liquide, le gaz et le plasma.

Ralentir la matière

Les condensats de Bose-Einstein se forment lorsque les atomes sont refroidis à un niveau proche du zéro absolu à l’aide de lasers visant à les maintenir en place (plus les atomes se déplacent lentement, plus ils perdent de l’énergie, et plus ils deviennent froids).

Une fois ralenties, les particules sont ensuite maintenues en place par un champ magnétique. Elles se chevauchent alors, se condensent, pour finalement ne former plus qu’un seul et même état quantique. Une sorte de “super atome”.

En relâchant le piège magnétique, les scientifiques peuvent ensuite observer les propriétés de cet état de la matière. Mais il faut aller vite.

La moindre interaction avec le monde extérieur suffit à en effet à réchauffer les condensats. Ils peuvent être créés sur Terre, mais notre planète présente un sérieux inconvénient : sa gravité. Celle-ci, en interférant avec les champs magnétiques nécessaires pour les maintenir en place, ne permet pas d’observer ces nuages d’atomes plus d’une fraction de seconde. Après quoi tout s’effondre.

Un état maintenu pendant plus d’une seconde

L’environnement de microgravité qui baigne l’ISS permet de surmonter ce problème, autorisant finalement un meilleur maintient de ce “cinquième état de la matière”. Ce jeudi, une équipe de la NASA a dévoilé les premiers résultats d’une expérience au cours de laquelle des atomes de rubidium – un métal mou semblable au potassium – ont pu être manipulées sans contraintes terrestres.

Les chercheurs ont réussi, disent-ils, à créer des condensats de Bose-Einstein maintenus ainsi plus d’une seconde, offrant à l’équipe une chance sans précédent d’étudier leurs propriétés.

Ces travaux, publiés dans la revue Nature, ne sont qu’une “démonstration initiale des avantages offerts par un environnement de microgravité pour des expériences de refroidissement des atomes“, écrivent les chercheurs, mais ils ouvrent la voie à de nouvelles avancées importantes.

À terme, plus nous serons en mesure de “maîtriser” cet état de la matière, plus nous serons en mesure d’étudier des phénomènes quantiques jamais vus auparavant, et plus encore. Les applications vont des expériences en relativité générale à la quête de l’énergie sombre, soupçonnée d’être responsable de l’accélération de l’expansion de l’univers.

Dans le cadre de prochaines expérience, les chercheurs viseront à maintenir cet état de la matière encore plus longtemps. Se faisant, ils se donneront alors les moyens de l’étudier plus en détails. Robert Thompson, physicien au California Institute of Technology à Pasadena, a également souligné à Space.com leur ambition de combiner les atomes de rubidium avec des atomes de potassium dans le but de comprendre ce qui se passe lorsque deux condensats se mélangent.


Source : Sciencepost
Crédit : NASA / NIST

Modèle informatique d'un condensat de Bose-Einstein.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

13 - Bouches du Rhône

Du 7 au 15 janvier 2021

BALADES EN MER
CONGRÈS MONDIAL DE LA NATURE DE L’UICN

Lors de ce rendez vous, des balades en mer à bord de l'Hélios, la seule vedette à passagers hybride de la compagnie Marseillaise ICARD MARITME, seront organisées par : Le parc National de la Côte Bleue : 10 juin - Le conservatoire du littoral : 11 & 16 juin - Le parc National des Calanques : 15 & 20 juin.

1 quai Marcel Pagnol
13007 Marseille
04 91 330 329
www.iucncongress2020


21 - Côte d'Or

Du 3 juillet au 2 janvier 2022

EXPOSITION
"AU COEUR DES SAISONS"

Et si on prenait le temps de regarder passer les saisons, de vivre à leur rythme, de redécouvrir le plaisir d'observer la Nature et ses changements.
Cette nouvelle exposition, conçue et réalisée par le Jardin des sciences et Biodiversité, vous plonge « Au coeur des saisons », de façon ludique et accessible à tous les publics, en famille comme entre amis…

Jardin des sciences & biodiversité
Jardin de l’Arquebuse
14 rue Jehan de Marville & 1 avenue Albert 1er
21000 DIJON
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


34 - Hérault

Du 26 septembre au 28 février 2021

EXPOSITION
"DERNIERS IMPRESSIONNISTES"

Des paysages maritimes de la Bretagne aux plaisirs des plages de la Belle Époque, des paysages urbains ou champêtres aux portraits virtuoses, partez sur les pas des peintres intimistes ayant tous respiré le parfum de l’impressionnisme.
Riche de 70 peintures et d’une trentaine de dessins ou lithographies, l’exposition qui fait étape à Lodève est la première en France à rendre à ce courant l’importance qui lui revient.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


45 - Loiret

Les 4 juillet et 22 août

VISITES
"ART DES JARDINS"

Art de vivre et Nouvelles Renaissances en Val-de-Loire.
L’Arboretum des Grandes Bruyères, « Jardin Remarquable » vous présentant pas moins de 5 types de jardins, vous invite à découvrir leur histoire et leurs spécificités.
Visite guidée à 15h. Inscription obligatoire, nombre de participants limité.

Arboretum des Grandes Bruyères
45450 Ingrannes
02 38 57 28 24
www.arboretumdesgrandesbruyeres.fr


50 - Manche

Du 8 février au 24 mai

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"LA HAGUE : A L’EPREUVE DU TEMPS"

De vallées encaissées en roches mystérieuses, du littoral déchiqueté aux champs quadrillés de murets, le regard d’Antoine Soubigou s’est posé sur une Hague intemporelle et tourmentée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Jusqu'au 15 novembre

EXPOSITION PHOTOGRAPHIQUE
"VIE SAUVAGE EN COTENTIN"

Une exposition pour les curieux de nature mais aussi pour les amateurs de belles images... L’association "Regards" basée à Cormelles-le-Royal dans le Calvados rassemble des photographes naturalistes, passionnés d’image et de nature.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


59 - Nord

Jusqu'au 29 août 2021

EXPOSITION
"MON DODO"

A quoi sert de dormir ? Que se passe-t-il quand je dors ? Pourquoi je rêve ? Telles sont les questions que peuvent se poser les enfants lorsqu’ils vont se coucher pour la sieste ou pour la nuit.
Au travers des expériences et des approches diverses, l’exposition invite les 2-7 ans à découvrir leurs besoins en quantité et qualité de sommeil tout en abordant les notions de cycle et le rôle du sommeil dans leur développement.

Forum départemental des Sciences
1 place de l’Hôtel de ville
59650 Villeneuve d’Ascq
03 59 73 96 00
www.forumdepartementaldessciences.fr


67 - Bas-Rhin

A partir du 4 juillet

ESCAPE GAME LIGNE MAGINOT

Participez à une partie d'escape game et découvrez la Ligne Maginot comme si vous y étiez soldat!
Dans l'antre de la forteresse sont cachés les indices qui vous permettront de sauver l'équipage de l’asphyxie... Attention, vous n'avez que 40 minutes !
Equipes de 2 à 6 joueurs. A partir de 10 ans accompagnés de leurs parents.

Forteresse de la Ligne Maginot
Route D65 direction Pfaffenbronn
67510 Lembach
03 88 94 48 62 / 03 88 94 43 16
www.lignemaginot.fr


71 - Saône et Loire

Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"BÊTISE ET BALIVERNES, IDÉES REÇUES SUR LA NATURE"

« les chauves-souris s'accrochent dans les cheveux » ; « les grenouilles sont vertes et les crapauds marron » ; « les moustiques préfèrent les peaux sucrées… », autant d’idées reçues et de fausses informations qui ont souvent la vie dure ! Une scénographie originale et les illustrations humoristiques de Roland Garrigue raviront aussi bien les petits que les grands !

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


88 - Vosges

Du 6 juillet au 30 août

ANIMATIONS SCIENCES
PLANÉTARIUM EPINAL

Qui n'a jamais rêvé de faire décoller une fusée (en papier) ? Ce sera possible cet été ! L'atelier "réveillez vos sens", quant à lui, sera parfait pour les enfants à partir de 3 ans. Nous proposons également des soirées d'observation du ciel du soir, une initiation à la paléontologie, la découverte des petites bêtes qui peuplent la mare du Planétarium et bien d'autre choses encore !

Planétarium Epinal
Rue Dom Pothier
88000 Epinal
03 29 35 08 02
www.planetarium-epinal.com

Lieux:

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