Cette semaine m’a apporté sur tous les articles de PHYSICS WORLD WEEK3 un cadeau : et ce n’est qu’ en partie par l’article lui-même que plutôt par la discussion qui vient ensuite …..mais je ne vais pas vous le traduire :en français, l’humour et les termes familiers anglais apparaissant moins !J’ai parfois aussi en lisant les parutions des magazines scientifiques français la bonne surprise de voir que je vous ai parlé de tel sujet une ou deux semaines avant …..Autre surprise : ayant laissé chez un autre blog tiers une remarque désobligeante sur les connaissances de la censure en matière de physique , je me suis fait censurer pour « propos agressif » ! J’en serais tombé de ma chaise ! Quand je vois la violence et le mépris de tout ce qui est paru SUR LES BLOGS DE L OBS , sous la précédente présidence ou qui parait sous l’actuelle, je me dis que la censure a ses têtes et que je dois être parmi les auteurs surveillés parce que trop sages !!!!! Ah si vous saviez ce que je me retiens de dire franchement …..!
Les physiciens américains ont développé l’analogue d'un dispositif d'interférence quantique supraconducteur ; l’acronyme est (SQUID) qui remplace le supraconducteur par un condensat de Bose-Einstein et la rotation des mesures plutôt que le flux magnétique. Ils espèrent que la recherche mènera à la mise au point de nouveaux gyroscopes ultra-sensibles.
Le SQUID est un dispositif aujourd’hui bien connu , extrêmement sensible pour mesurer les champs magnétiques et qui a trouvé un large éventail d'applications commerciales. En son cœur se trouve une boucle de supraconducteur interrompu par une ou deux jonctions Josephson. Ce sont ces barrières minces de matériau non-supraconducteur qui sont capables de faire traverser aux électrons les paires supraconductrices .Le SQUID compte sur le fait que les électrons supraconducteurs sont tous représentées par une fonction d'onde identique, qui s'étend autour de la boucle et comporte des jonctions. Cela signifie que le courant qui circule autour de la boucle - et donc le flux magnétique à travers la boucle - est quantifié par valeurs discrètes. Si le flux magnétique produit des augmentations ou des diminutions dans la boucle, il y a alors une oscillation dans la tension aux bornes de la jonction Josephson à chaque changement de flux magnétique et c est dû à un quantum . Ces quanta sont très petits et donc un changement extrêmement faible du flux magnétique peut être mesuré par le comptage de ces oscillations de tension.
Or un condensat de Bose-Einstein (BEC) ressemble à un supraconducteur, car il s'agit d'une collection d'atomes ultra-froids qui sont représentés par la même fonction d'onde et s’écoule comme un superfluide sans résistance mécanique. Si un BEC est confiné dans une boucle, le superfluide peut circuler autour pour toujours - du moins en principe - et le moment angulaire du BEC est quantifié tout comme un courant est quantifié dans une boucle supraconductrice.
Tore d'atomes
Dans son dernier travail Gretchen Campbell et ses collègues de l'Université du Maryland et l'Institut National des Standards et de la Technologie a utilisé deux faisceaux laser infrarouge pour confiner un BEC d'atomes de sodium dans un tore. Ils ont utilisé un troisième faisceau laser vert - ce qui repousse le condensat – pour couper la sonnerie en un point (voir figure 2 ci-dessus ). Cette coupe est analogue à une jonction Josephson dans un SQUID - la fonction d'onde reste constante mais les atomes doivent passer par effet tunnel à travers.
L'équipe fait tourner alors le dispositif de coupe au laser autour du tore, ce qui permet aux chercheurs de «touiller» le condensat. Lorsque le laser est déplacé lentement à travers le BEC, les atomes passent par effet tunnel "à l'envers" à travers la découpe de sorte que l’ état du moment angulaire du BEC ne change pas. Mais une fois que le laser est passé au-dessus d'une certaine vitesse, le courant d'effet tunnel n’est plus suffisant pour conserver le moment cinétique et le condensat est soumis alors à un "glissement de phase". Ceci entraine les atomes à passer à travers le faisceau laser dans la direction opposée, ce qui provoque un changement de l'état de mouvement angulaire. Des glissements de phase similaires se produisent à nouveau quand le faisceau laser est accéléré plus loin et le BEC change de moment angulaire .
Mesurer une rotation
«À la fin de la journée, le faisceau laser joue le même rôle que la jonction Josephson dans un SQUID», explique Campbell. «La seule différence est que puisque cette rotation est analogue à avoir un champ magnétique, nous avons à faire tourner la barrière." Ainsi, si le dispositif est lui-même en rotation, l'effet devient similaire à l'exposition d'un SQUID à un champ magnétique externe et, par conséquent, le système pourrait être utilisé pour effectuer des mesures très sensibles de tout phénomène de rotation.
Ce n'est pas la première fois qu'un superfluide a été utilisé pour mesurer une rotation. Les gyroscopes quantiques utilisent de l'hélium liquide pour effectuer des mesures extrêmement sensibles, par exemple, la rotation de la Terre. Campbell croit que le nouveau dispositif présente dun avantage considérable sur les gyroscopes à hélium superfluide-. «Puisque nos jonctions sont juste faits avec des rayons laser, nous pouvons régler ces jonctions," dit-elle. Cela pourrait conduire à un gyroscope plus sensible, suggère, t-elle car la modification de la puissance du faisceau laser vert affecte la vitesse angulaire critique à laquelle se produit un décalage de phase. Les chercheurs sont en train d'étudier plus en détail la précision avec laquelle se comporte le condensat dans le piège optique afin de leur permettre de le régler de manière efficace.
Le physicien de la matière condensée Augusto Smerzi à l'Université de Florence en Italie est d'accord pour que ce travail puisse produire des applications intéressantes, mais il se montre plus intrigué par les observations des chercheurs sur la répartition de la superfluidité lorsque le condensat est agité trop rapidement. Il existe plusieurs théories concurrentes sur la façon dont cela se produit, explique-t-il mais les chercheurs soupçonnent que cela implique la formation de tourbillons ( vortex ) dans le condensat de structure appelée excitations topologiques. «Ce travail est l'une des premières démonstrations de la formation de ces tourbillons lorsque la superfluidité se décompose," dit-il.
La recherche est décrite dans Physical Review Letters.À propos de l'auteur Tim Wogan est un écrivain de science basée au Royaume-Uni 10 commentaires
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