En janvier, des chercheurs avaient annoncé avoir observé pour la première fois la création d’une liaison chimique. Aujourd’hui, d’autres physiciens révèlent être parvenus à maintenir des atomes en place. Ils ont ensuite été les témoins d’interactions inconnues entre eux.

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Des laserslasers, des miroirsmiroirs, une chambre à vide, des microscopesmicroscopes. Beaucoup de temps, d'énergieénergie et d'expertise. C'est ce qu'il aura fallu aux physiciens de l'université d'Otago (Canada) pour parvenir, pour la première fois, à maintenir des atomesatomes individuels en place. Des atomes de rubidiumrubidium (Rb). Une occasion unique d'étudier des interactions atomiques complexes jamais encore observées.

Les chercheurs ont piégé trois atomes refroidis à une température à peine au-dessus du zéro absolu. Ils ont ensuite pu lentement les rapprocher les uns des autres et observer leur comportement. Deux des atomes ont fusionné pour former une moléculemolécule. Mais les trois atomes ont gagné de l'énergie grâce à la réaction. « Deux atomes seuls ne peuvent pas former une molécule. Il en faut au moins trois, explique Marvin Weyland, physicien, dans un communiqué de l’université d’Otago. Pour la première fois, nous avons pu étudier ce processus de manière isolée. Des résultats que nous n'avions pas observés avec un grand nombre d'atomes sont apparus. »

Les atomes refroidis par laser et observés à l’aide d’une caméra montée sur microscope. © Université d’Otago
Les atomes refroidis par laser et observés à l’aide d’une caméra montée sur microscope. © Université d’Otago

Des théories à préciser

Les chercheurs en savent désormais plus sur la manière dont les atomes entrent en collision et réagissent individuellement les uns avec les autres. De quoi imaginer bientôt assembler et contrôler des molécules uniques pour construire, à l'avenir, des technologies à l'échelle atomique.

Ce que les physiciensphysiciens de l'université d'Otago ont notamment observé, c'est qu'il faut plus de temps que prévu pour former une molécule. Ils ont bien quelques idées des mécanismes qui pourraient expliquer cet écart avec les théories établies. Une interaction subtile entre les forces atomiques et la façon dont les chercheurs ont isolé les atomes. Mais d'autres expériences et des calculs plus poussés seront nécessaires pour comprendre le phénomène complètement.

En observant le comportement de trois atomes de rubidium (Rb) isolés — ici en échantillon dans une ampoule —, des chercheurs ont été les témoins d’interactions jusqu’alors inconnues. © Dnn87, Wikipedia, CC by 3.0
En observant le comportement de trois atomes de rubidium (Rb) isolés — ici en échantillon dans une ampoule —, des chercheurs ont été les témoins d’interactions jusqu’alors inconnues. © Dnn87, Wikipedia, CC by 3.0