Un liquide quantique devient solide lorsqu'il est chauffé
Les solides peuvent être fondus en les chauffant, mais dans le monde quantique, cela peut aussi être l'inverse
Dans un effort commun, une équipe expérimentale dirigée par Francesca Ferlaino à Innsbruck, en Autriche, et une équipe théorique dirigée par Thomas Pohl à Aarhus, au Danemark, montrent dans Nature Communications comment un liquide quantique forme des structures supersolides en chauffant. Les scientifiques ont obtenu le premier diagramme de phase d'un supersolide à température finie.
Lorsqu'un liquide quantique est chauffé, des structures cristallines peuvent apparaître.
Aarhus University
Les supersolides constituent un domaine de recherche relativement nouveau et passionnant. Ils présentent simultanément des propriétés solides et superfluides. En 2019, trois groupes de recherche ont pu démontrer cet état pour la première fois de manière incontestable dans des gaz quantiques ultrafroids, dont le groupe de recherche dirigé par Francesca Ferlaino du département de physique expérimentale de l'université d'Innsbruck et de l'institut ÖAW d'optique quantique et d'information quantique (IQOQI) à Innsbruck.
En 2021, l'équipe de Francesca Ferlaino a étudié en détail le cycle de vie des états supersolides dans un gaz dipolaire d'atomes de dysprosium. Ils ont observé quelque chose d'inattendu : "Nos données suggèrent qu'une augmentation de la température favorise la formation de structures supersolides", raconte Claudia Politi, de l'équipe de Francesca Ferlaino. "Ce comportement surprenant a donné un coup de pouce important à la théorie, qui n'avait jusqu'alors accordé que peu d'attention aux fluctuations thermiques dans ce contexte.
Les scientifiques d'Innsbruck ont rejoint le groupe théorique danois dirigé par Thomas Pohl pour explorer l'effet des fluctuations thermiques. Ils ont développé et publié dans Nature Communications un modèle théorique qui peut expliquer les résultats expérimentaux et souligne la thèse selon laquelle le chauffage du liquide quantique peut conduire à la formation d'un cristal quantique. Le modèle théorique montre que ces structures se forment plus facilement à mesure que la température augmente.
"Avec le nouveau modèle, nous disposons pour la première fois d'un diagramme de phase qui montre la formation d'un état supersolide en fonction de la température", se réjouit Francesca Ferlaino. "Ce comportement surprenant, qui contredit nos observations quotidiennes, est dû à la nature anisotrope de l'interaction dipôle-dipôle des atomes fortement magnétiques du dysprosium".
Cette recherche, qui constitue une étape importante vers une meilleure compréhension des états supersolides de la matière, a été financée par le Fonds autrichien pour la science (FWF), le Conseil européen de la recherche (CER) et l'Union européenne, entre autres.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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