Ralentir les atomes et les molécules d’un gaz, ce qui revient en partie à le refroidir, est un bon moyen pour étudier plus précisément leurs propriétés individuelles. Plusieurs méthodes existent déjà, dont celle reposant sur le refroidissement par faisceaux laser. Cependant cette dernière ne s’applique qu’à certains atomes. Pour la première fois, une équipe de l’Université d’Austin au Texas a trouvé le moyen de ralentir des faisceaux d’atomes ou de molécules très diverses.
Cela vous intéressera aussi

Le refroidissement des atomesatomes par laserlaser a donné lieu à l'obtention de plusieurs prix Nobel. Il a en effet permis d'obtenir les fameux condensats de Bose-Einsteincondensats de Bose-Einstein. Malheureusement, il ne fonctionne bien qu'avec des atomes possédant des niveaux d'énergiesénergies proches les uns des autres. En particulier, la technique ne s'applique pas aux atomes d'hydrogènehydrogène, de ferfer ou de cobaltcobalt.

Pour tourner la difficulté, le groupe de recherche du professeur Mark Raisen a utilisé les propriétés paramagnétiquesparamagnétiques que possèdent de nombreux atomes et moléculesmolécules. En alignant une série d'aimantsaimants pour former une sorte de canon et en créant un champ magnétiquechamp magnétique pulsé, ils ont réussi à refroidir des faisceaux atomiques et moléculaires. Les vitessesvitesses moyennes des corpusculescorpuscules les constituant vont alors de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres par seconde.

Les premières expériences ont été réalisées sur des atomes de néon avec 18 aimants en série mais, d'après les chercheurs, ils ne devraient pas tarder à produire un dispositif à 64 pièces. Cela devrait être suffisant pour  stopper un très grand nombre d'atomes ou de molécules paramagnétiques.

Détails des aimants constituants le dispositif de ralentissement par pulsations magnétiques. Crédit : <em>Mark G. Raizen group</em>

Détails des aimants constituants le dispositif de ralentissement par pulsations magnétiques. Crédit : Mark G. Raizen group

Une applicationapplication particulièrement intéressante concerne l'observation fine de la désintégration bêtabêta du tritium, un isotopeisotope de l'hydrogène contenant un protonproton et deux neutronsneutrons. On devrait pouvoir observer et mesurer simultanément l'énergie et l'impulsion à la fois de l'atome se désintégrant ainsi que celles de l'électronélectron et du neutrinoneutrino produits. On pourrait alors obtenir une estimation du rapport de la masse de l’électron sur celle du neutrino : une possibilité fascinante pour un physicienphysicien des hautes énergies.