Brrrrrrrr! | Marc Newberry via Unsplash
Brrrrrrrr! | Marc Newberry via Unsplash

Des scientifiques atteignent la température la plus froide jamais atteinte

38 billionièmes de degrés au-dessus du zéro absolu: ça caille.

Moins deux cent soixante-treize virgule quinze degrés centigrades, soit -273.15°C pour faire plus court: c'est ce que les scientifiques appellent le «zéro absolu», température la plus basse qui puisse être atteinte dans notre univers.

En théorie, elle correspond à l'état des particules à un niveau d'énergie minimale, à la «limite basse de l'échelle de température thermodynamique [kelvin], soit l'état dans lequel l'enthalpie et l'entropie d'un gaz parfait atteint sa valeur minimale, notée 0», pour reprendre Wikipédia.

En un mot, le zéro absolu correspond à l'état des choses si elles étaient parfaitement figées. En pratique, le zéro absolu ne peut réellement être atteint: il ne peut qu'être approché, et de nombreuses recherches vont dans ce sens.

À bord de la Station spatiale internationale, le Cold Atom Laboratory (CAL) a réussi en 2018 à atteindre une température de 100 nanoKelvins, soit un dix millionième de kelvin, en produisant et en réussissant à maintenir un condensat de Bose-Einstein, auquel les physicien·nes se réfèrent souvent comme un «cinquième état de la matière». Sur Terre, des équipes de Harvard sont quant à elles parvenues à atteindre 500 nanoKelvins en 2019.

Prenez une petite laine

Ces deux records sont désormais caducs, comme nous l'explique New Atlas. Ils ont été récemment explosés par des scientifiques allemands (et deux Français), qui ont réussi à enregistrer la température la plus glaciale jamais observée: 38 picoKelvin, soit 38 billionièmes de degrés au-dessus du zéro absolu.

Comme les astronautes dans le CAL, ils et elles ont produit un condensat de Bose-Einstein (CBE) en piégeant 100.000 atomes de rubidium dans un champ magnétique et dans un vide absolu. Ils ont ensuite refroidi le tout pour atteindre une température déjà fort respectable de 2 milliardièmes de degrés au-dessus du zéro absolu.

Mais, poursuit New Atlas, l'expérience était loin d'être terminée. Les mêmes scientifiques ont ensuite utilisé la «Fallturm Bremen», la tour de chute libre de l'université de Brême, pour faire choir leur condensat de Bose-Einstein d'une hauteur de 120 mètres, tout en jouant avec le champ magnétique qui le contenait.

Alimenté, ce champ magnétique force le gaz à se compresser; éteint, il lui permet, à l'inverse, de reprendre son expansion. C'est ce petit jeu en chute libre qui leur a permis de constater un ralentissement prononcé de la vitesse des molécules, donc une baisse de la température.

Le record fut établi, mais plutôt bref: les 38 picoKelvin n'ont été observés que pendant deux secondes seulement. Les scientifiques et leurs simulations pensent néanmoins être capables, dans des conditions d'apesanteur réelle, de faire tenir la réaction 12 secondes.

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