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Une nouvelle méthode pour ralentir les atomes

ActualitéClassé sous :physique , atome froid , laser

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.

Le canon formé par les 18 aimants. Sa longueur est d'environ 27 cm. Crédit : Mark G. Raizen group

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

Pour tourner la difficulté, le groupe de recherche du professeur Mark Raisen a utilisé les propriétés paramagnétiques que possèdent de nombreux atomes et molécules. En alignant une série d'aimants pour former une sorte de canon et en créant un champ magnétique pulsé, ils ont réussi à refroidir des faisceaux atomiques et moléculaires. Les vitesses moyennes des corpuscules 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 : Mark G. Raizen group

Une application particulièrement intéressante concerne l'observation fine de la désintégration bêta du tritium, un isotope de l'hydrogène contenant un proton et deux neutrons. 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'électron et du neutrino produits. On pourrait alors obtenir une estimation du rapport de la masse de l’électron sur celle du neutrino : une possibilité fascinante pour un physicien des hautes énergies.

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