Bienvenue dans un nouveau monde... le notre

Un supersolide créé pour la première fois en laboratoire
Actualités

Un supersolide créé pour la première fois en laboratoire

Nombre de phénomènes de la physique quantique semblent paradoxaux. Les supersolides en sont un exemple. Il s'agit d'un cristal solide qui présente dans certaines conditions les propriétés d’un superfluide, de sorte qu’une impureté qui le traverserait ne subirait aucune force de friction malgré la structure « rigide » du solide. Imaginés dans les années 1960, de tels supersolides peuvent-ils réellement exister ? Deux équipes, du MIT (l’institut de technologie du Massachusetts) et de l’école polytechnique fédérale de Zurich, ont réussi à en créer une forme à partir de condensats de Bose-Einstein.

Les condensats de Bose-Einstein sont des états de la matière dans lesquels les atomes se retrouvent tous dans le même état quantique et présentent alors des propriétés collectives particulières. Le phénomène a été prédit en 1925 par Albert Einstein à partir des travaux de Satyendranath Bose. Un des condensats de Bose-Einstein les plus connus est l’hélium-4, qui devient superfluide à une température inférieure à 2 kelvins : les frictions disparaissent et la viscosité du fluide devient nulle. D’autres types de condensats de Bose-Einstein sont obtenus à partir de gaz dilués d'atomes refroidis par des lasers. Wolfgang Ketterle a obtenu le prix Nobel de physique en 2001 pour ses travaux sur de tels systèmes. Il dirige l’équipe du MIT qui vient de réaliser un supersolide.

L’idée de supersolide a été proposée dès 1969 par les théoriciens russes Alexander Andreev et Ilya Liftshitz, David Thouless (prix Nobel de physique en 2016) et d’autres. Pour les réaliser expérimentalement, la première piste fut de partir de l’hélium-4. À basse température, son état quantique l’empêche de geler à moins d’appliquer une pression d’au moins 25 atmosphères. Les atomes s’ordonnent régulièrement et forment un réseau cristallin. Le solide est cependant très souple car le réseau contient de nombreux trous, ou lacunes. Or d’après les théoriciens, ces lacunes se déplacent de façon cohérente dans l’hélium-4 solide et sans frottement, comme dans un superfluide. On aurait ainsi un comportement de supersolide. Cependant, l’hélium-4 supersolide n’a jamais pu être mis en évidence en laboratoire malgré plusieurs annonces, qui n’ont pas résisté à des analyses méticuleuses.

Les condensats de Bose-Einstein de gaz d'atomes froids sont plus facilement contrôlables que l’hélium-4 superfluide, en particulier en utilisant des lasers. Un autre avantage est qu’ils se prêtent très bien aux observations. Wolfgang Ketterle et son équipe, ainsi que Tilman Esslinger et son groupe à Zurich, ont donc utilisé des gaz d’atomes refroidis pour produire des supersolides. La première équipe a utilisé des lasers pour créer des ondes dans un gaz d’atomes de sodium. Les atomes se répartissent alors en régions de surdensité et en régions de sous densité formant des stries régulièrement espacées.

L’équipe de Tilman Esslinger a utilisé une autre technique. Un gaz d’atomes de rubidium est placé entre deux cavités optiques encadrées par des miroirs formant un angle de 60°. À cela s’ajoute un faisceau de lumière unidirectionnel qui interagit avec les atomes. Ceux-ci s’organisent alors, mais la symétrie est perturbée par les cavités suivant des critères bien précis. C'est exactement ce que cherchaient à produire les physiciens car, d’un point de vue théorique, l’obtention d’un supersolide n’est possible qu’en brisant deux types de symétries du condensat de Bose-Einstein. L’expérience de Wolfgang Ketterle conduit également à des brisures de symétrie.

Ces deux expériences ont-elles vraiment obtenu des supersolides ? Toutes les caractéristiques théoriques sont réunies pour qualifier ces phases de supersolides. Mais pour certains chercheurs, le vrai défi serait de créer un supersolide avec de l’hélium-4, où les interactions interatomiques sont plus fortes et la structure cristalline régulière (l’espacement entre les atomes) n’est pas imposée par un élément externe (la longueur d’onde du laser). Dans l’hélium-4, les choses seraient plus « directes » tout en restant fondamentalement équivalentes. Mais comme le souligne Anatoly Kuklov, de l'université de Staten Island, ces deux résultats expérimentaux sont fantastiques et donnent déjà à voir un état de la matière étonnant où cohabitent des propriétés de superfluidité et de solide. Un monde bien étrange que celui de la physique quantique !

Source : Pour la science
Crédit : T-L. Ho et al/Physical Review Letters 2011

Cette simulation numérique met en évidence des régions de surdensité et de sous-densité dans un condensat de Bose-Einstein. Le motif régulier indique que le condensat a une structure cristalline solide. En reproduisant ce système, il est possible de créer alors un supersolide présentant aussi des propriétés de superfluidité.

Un supersolide créé pour la première fois en laboratoire Actualités

Un supersolide créé pour la première fois en laboratoire

Nombre de phénomènes de la physique quantique semblent paradoxaux. Les supersolides en sont un exemple. Il s'agit d'un cristal solide qui présente dans certaines conditions les propriétés d’un superfluide, de sorte qu’une impureté qui le traverserait ne subirait aucune force de friction malgré la structure « rigide » du solide. Imaginés dans les années 1960, de tels supersolides peuvent-ils réellement exister ? Deux équipes, du MIT (l’institut de technologie du Massachusetts) et de l’école polytechnique fédérale de Zurich, ont réussi à en créer une forme à partir de condensats de Bose-Einstein.

Les condensats de Bose-Einstein sont des états de la matière dans lesquels les atomes se retrouvent tous dans le même état quantique et présentent alors des propriétés collectives particulières. Le phénomène a été prédit en 1925 par Albert Einstein à partir des travaux de Satyendranath Bose. Un des condensats de Bose-Einstein les plus connus est l’hélium-4, qui devient superfluide à une température inférieure à 2 kelvins : les frictions disparaissent et la viscosité du fluide devient nulle. D’autres types de condensats de Bose-Einstein sont obtenus à partir de gaz dilués d'atomes refroidis par des lasers. Wolfgang Ketterle a obtenu le prix Nobel de physique en 2001 pour ses travaux sur de tels systèmes. Il dirige l’équipe du MIT qui vient de réaliser un supersolide.

L’idée de supersolide a été proposée dès 1969 par les théoriciens russes Alexander Andreev et Ilya Liftshitz, David Thouless (prix Nobel de physique en 2016) et d’autres. Pour les réaliser expérimentalement, la première piste fut de partir de l’hélium-4. À basse température, son état quantique l’empêche de geler à moins d’appliquer une pression d’au moins 25 atmosphères. Les atomes s’ordonnent régulièrement et forment un réseau cristallin. Le solide est cependant très souple car le réseau contient de nombreux trous, ou lacunes. Or d’après les théoriciens, ces lacunes se déplacent de façon cohérente dans l’hélium-4 solide et sans frottement, comme dans un superfluide. On aurait ainsi un comportement de supersolide. Cependant, l’hélium-4 supersolide n’a jamais pu être mis en évidence en laboratoire malgré plusieurs annonces, qui n’ont pas résisté à des analyses méticuleuses.

Les condensats de Bose-Einstein de gaz d'atomes froids sont plus facilement contrôlables que l’hélium-4 superfluide, en particulier en utilisant des lasers. Un autre avantage est qu’ils se prêtent très bien aux observations. Wolfgang Ketterle et son équipe, ainsi que Tilman Esslinger et son groupe à Zurich, ont donc utilisé des gaz d’atomes refroidis pour produire des supersolides. La première équipe a utilisé des lasers pour créer des ondes dans un gaz d’atomes de sodium. Les atomes se répartissent alors en régions de surdensité et en régions de sous densité formant des stries régulièrement espacées.

L’équipe de Tilman Esslinger a utilisé une autre technique. Un gaz d’atomes de rubidium est placé entre deux cavités optiques encadrées par des miroirs formant un angle de 60°. À cela s’ajoute un faisceau de lumière unidirectionnel qui interagit avec les atomes. Ceux-ci s’organisent alors, mais la symétrie est perturbée par les cavités suivant des critères bien précis. C'est exactement ce que cherchaient à produire les physiciens car, d’un point de vue théorique, l’obtention d’un supersolide n’est possible qu’en brisant deux types de symétries du condensat de Bose-Einstein. L’expérience de Wolfgang Ketterle conduit également à des brisures de symétrie.

Ces deux expériences ont-elles vraiment obtenu des supersolides ? Toutes les caractéristiques théoriques sont réunies pour qualifier ces phases de supersolides. Mais pour certains chercheurs, le vrai défi serait de créer un supersolide avec de l’hélium-4, où les interactions interatomiques sont plus fortes et la structure cristalline régulière (l’espacement entre les atomes) n’est pas imposée par un élément externe (la longueur d’onde du laser). Dans l’hélium-4, les choses seraient plus « directes » tout en restant fondamentalement équivalentes. Mais comme le souligne Anatoly Kuklov, de l'université de Staten Island, ces deux résultats expérimentaux sont fantastiques et donnent déjà à voir un état de la matière étonnant où cohabitent des propriétés de superfluidité et de solide. Un monde bien étrange que celui de la physique quantique !

Source : Pour la science
Crédit : T-L. Ho et al/Physical Review Letters 2011

Cette simulation numérique met en évidence des régions de surdensité et de sous-densité dans un condensat de Bose-Einstein. Le motif régulier indique que le condensat a une structure cristalline solide. En reproduisant ce système, il est possible de créer alors un supersolide présentant aussi des propriétés de superfluidité.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

11 - Aude

Du 10 juillet au 29 août

ATELIERS
MOULIN À PAPIER DE BROUSSES

Tous les mercredis du 14 juillet au 25 août : ateliers d'initiation à l'impression Monotype.
Du 10 juillet au 29 août : ateliers calligraphie et aquarelle.
Toutes les dates et Renseignement sur https://www.moulinapapier.com/agenda

Moulin à Papier de Brousses
11390 Brousses et Villaret
04 68 26 67 43
www.moulinapapier.com


25 - Doubs

Jusqu'au 9 janvier 2022

EXPOSITION
"DESTINS DE CIRQUE"

Cette exposition présente les destins des femmes et hommes du cirque entre ombres et lumières. Costumes, affiches, instruments de musique, gravures originales, films … évoquent l’art du cirque du XVIIIe siècle à nos jours.
Les fabuleux dessins aquarellés des sœurs Vesque, les planches uniques du grand costumier Gérard Vicaire éclairent ces destins de cirque.

Saline royale
Grande rue
25610 ARC-ET-SENANS
03 81 54 45 45
www.salineroyale.com


34 - Hérault

Jusqu'au 22 août

EXPOSITION
"TISSER LA NATURE, XVE-XXIE SIÈCLE"

Le Musée de Lodève vous invite dans un univers riche et foisonnant, composé de tapis et de tapisseries représentant la nature du XVe au XXIe siècle. Grâce au parcours familial proposé, prenez le temps d'entrer dans les détails,  de vous immerger dans ces immenses compositions(jusqu’à 7 mètres de long)... En raison des restrictions actuelles, il est très important de confirmer votre présence en précisant à quelle heure vous souhaitez venir.

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


41 - Loir et Cher

Jusqu'au 6 novembre

SON & LUMIERE
CHATEAU ROYAL DE BLOIS

Chaque soir, dès la tombée de la nuit, devenez le témoin d'une expérience époustouflante !
Sur les 4 façades de la cour, projections d'images vidéo monumentales et effets spéciaux immersifs s’emparent de l’architecture grandiose des lieux, métamorphosent le château et lui donnent vie.

Office de Tourisme de Blois-Chambord
23 place du château
41000 Blois
02 54 90 41 41
www.bloischambord.com


46 - Lot

Jusqu'au 26 septembre

EXPOSITION MUSEE CHAMPOLLION
"DONGBA.DES PICTOGRAMMES NAXI À L’ART CONTEMPORAIN"

L’exposition présente un panorama complet de la culture Dongba à travers une collection de manuscrits, de peintures sacrées, de costumes et d’instruments de la culture divinatoire dongba jusqu’aux plus importants pionniers de la création contemporaine de style Dongba.

Musée Champollion
Place Champollion
46100 Figeac
05 65 50 31 08
www.musee-champollion.fr


50 - Manche

Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"RIVAGES"

Photographe et aventurière, Amélie Blondiaux a parcouru à l'automne 2020 l'intégralité du GR 223 pour capter les nombreuses facettes du littoral de la Manche et promouvoir la mobilité douce dans le département.

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


Jusqu'au 2 janvier 2022

EXPOSITION
"LE PEUPLE DES DUNES, DES GAULOIS SOUS LA PLAGE"

Menée en partenariat avec l’INRAP. Dans cette exposition visant à valoriser le site archéologique gaulois découvert sous la plage d’Urville-Nacqueville, c’est une véritable immersion dans la vie quotidienne de nos ancêtres, à la fois navigateurs et commerçants, qui vous sont proposée.

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


56 - Morbihan

Du 5 juillet au 27 août

ATELIERS
JARDIN BOTANIQUE YVES ROCHER

Cet été, vivez les Ateliers Nature de nos Botanistes et animateurs ! Tous les jours, 3 formats d’Atelier (30min, 1h et 1h30), payants et sur réservation. A partir de 3 € par personne

Jardin Botanique Yves Rocher
La Croix des Archers
56200 La Gacilly
02 99 08 37 36
www.jardinbotanique-yvesrocher.fr


Du 8 juillet au 22 août

EXPERIENCES BIEN-ÊTRE
JARDIN BOTANIQUE YVES ROCHER

Selon l’Activité, rendez-vous au Jardin Botanique Yves Rocher ou à La Grée des Landes, Eco-Hôtel Spa Yves Rocher. Tous les jeudis à 15h. Payant et sur réservation – 4 € par personne

Jardin Botanique Yves Rocher
La Croix des Archers
56200 La Gacilly
02 99 08 37 36
www.jardinbotanique-yvesrocher.fr


71 - Saone et Loire

Jusqu'au 31 décembre

EXPOSITION
"LES COULEURS DU CHAROLAIS-BRIONNAIS"

Ils sont nés ici, y ont grandi ; ils y résident pour la plupart ou y séjournent durant les vacances…leur point commun ? Ils l’ont tous dans la tête et dans le cœur ! Le Charolais-Brionnais sera mis à l’honneur à travers 130 photographies des membres du groupe Facebook « Les Couleurs du Charolais-Brionnais ».

La Maison du Charolais
43 Route de Mâcon, RCEA N79 sortie 12
71120 Charolles
03 85 88 04 00
www.maison-charolais.com


76 - Seine-Maritime

Jusqu’au 4 septembre

EXPOSITION
"PLAYMOBIL, LE MONDE DE L’IMAGINATION"
 
Personnages mythologiques, histoires fantastiques, contes populaires et héros magiciens, tous vont se côtoyer dans de nombreuses scénettes dans les salles de la mythothèque de l’Historial Jeanne d’arc.
Tarifs : 2,50 €, gratuit pour les moins de 6 ans. Exposition gratuite si visite de l’Historial Jeanne d’Arc.
Renseignement : http://www.historial-jeannedarc.fr/exposition-playmobil-le-monde-de-limagination/

Historial Jeanne d’Arc
7 rue Saint Romain
76000 Rouen
02 35 52 48 00

Lieux:

Découvrir toutes les activités