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La Nasa s’apprête à créer le point le plus froid de l’Univers

Publié le

par Thibault Prévost

Crédit: Nasa/JPL

Le Cold Atom Lab, un laboratoire orbital conçu pour étudier la mécanique quantique à une température proche du zéro absolu, vient d’arriver à l’ISS.

(© Nasa/JPL-Caltech)

La mécanique quantique est une véritable tannée à étudier, surtout quand l’on est confiné sur Terre. En plus d’être instables par défaut et de s’effondrer dès qu’elles sont directement observées, les interactions entre particules subatomiques, qui envoient régulièrement valdinguer les fondations de la physique relative comme le temps ou la causalité, détestent les conditions de la vie terrestre.

Actuellement, l’une des seules méthodes viables d’observation mises au point par les chercheurs en physique des particules consiste à refroidir un groupe spécifique d’atomes (nommé condensat de Bose-Einstein) à coups de lasers jusqu’à une température particulière, à partir de laquelle ces particules forment une sorte de mélasse macroscopique aux propriétés quantiques. Ça fonctionne, mais ça ne dure jamais très longtemps, la gravité terrestre reprenant vite le dessus pour briser cet état particulier. Et c’est là que la Nasa entre en scène.

La solution proposée par l’agence spatiale américaine ? Créer l’endroit le plus froid de l’Univers, pour pouvoir observer tranquillement nos particules. Ben oui, après tout, pourquoi pas ? Fallait simplement y penser. Le 21 mai, détaille Engadget, la Nasa a donc envoyé dans l’espace le Cold Atom Lab, un petit appareil de la taille d’une glacière embarqué sur la capsule Cygnus de la firme américaine Orbital ATK – non, il n’y a pas que SpaceX dans la vie. Quelques heures plus tard, le laboratoire portable atteignait la Station spatiale internationale (ISS), où il s’apprête désormais à fonctionner.

Superfluides, super-pouvoirs

Le principe : à l’aide de lasers et d’aimants, l’appareil va refroidir un nuage d’atomes en s’approchant le plus possible du zéro absolu (soit -273,15 °C). Cette limite théorique – à laquelle les atomes cessent tout simplement de se mouvoir – étant impossible à atteindre, l’instrument permettra de s’en rapprocher jusqu’à un dixième de milliard de degré.

Ce vide sera dix milliards de fois plus froid que le vide de l’espace. Aucun autre recoin de l’Univers connu n’atteint une telle température. Libérés de la gravité terrestre, les condensats de Bose-Einstein pourront se maintenir pendant au moins dix secondes, une durée largement suffisante pour être convenablement étudiés par les chercheurs sur Terre. Ceux-ci disposeront en outre de 6,5 heures d’expérimentation chaque jour, en pilotant le tout entièrement à distance. Aucun des astronautes de l’ISS n’aura quoi que ce soit à faire, écrit la Nasa.

D’accord, mais à quoi ça sert, tout ça ? L’objectif principal du Cold Atom Lab – outre de réaliser le projet ridiculement cool de créer l’endroit le plus froid de l’Univers en orbite autour de notre planète – est de mieux comprendre ce que l’on appelle les superfluides, des fluides qui possèdent la capacité de s’écouler sans aucun frottement, à la manière de la supraconductivité électrique et magnétique, qui permettent entre autres la lévitation magnétique.

Faites tourner un superfluide dans un verre, et il tournera pendant des semaines. Essayez de faire bouillir un superfluide, ça ne fonctionnera pas. Mais il est capable de grimper aux murs. En 2017, une étude a montré que l’hélium superfluide, étudié au CERN de Genève, se comporte comme un p*** de trou noir. Avalez un grand verre de superfluide, et vous vous transformerez en Venom – bon, non, peut-être pas.

Quoi qu’il en soit, l’initiative Cold Atom Lab est une opportunité unique d’en savoir un peu plus sur ces étranges matériaux. Et de débloquer de nouveau secrets de la matière.

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