Des chercheurs ont créé des bulles quantiques ultra-froides sur la station spatiale

Cette recherche pourrait avoir des applications au-delà du monde de la physique quantique. L’une des raisons pour lesquelles la NASA est intéressée est que de tels travaux sur des atomes ultrafroids pourraient éventuellement aider au développement de gyroscopes et d’accéléromètres plus précis, explique Aveline. Gonfler une bulle d’atomes ultrafroids pourrait également donner un aperçu de l’expansion extrêmement rapide du bébé univers une fraction de seconde après le Big Bang.

Alors que ces physiciens et leurs collègues ont étudié les atomes ultrafroids sur Terre pendant des décennies, la gravité des planètes tire toujours sur les atomes, même si sa force la plus faible est la nature. Au sol, si les scientifiques essaient de pousser les atomes dans une goutte ronde ou une bulle, ils finissent par s’affaisser, créant une forme concave ressemblant davantage à une petite lentille de contact. Cela n’a pas empêché les chercheurs de les manipuler dans d’autres formes, comme des aiguilles, des anneaux et des crêpes. (La géométrie des atomes peut avoir de l’importance, car une couche ultrafine de carbone peut être transformée en graphène, par exemple.) Mais pour faire des bulles d’atomes de gaz ultrafroids qui restent sphériques ou ellipsoïdales et ne s’aplatissent pas, ils ont dû éliminer la gravité du image. C’est là que l’ISS est intervenue.

L’expérience supercool de Lundblad et Avelines n’en est qu’une au sein du Cold Atom Lab, ou CAL. Contrairement à un laboratoire de recherche dans une université, CAL contient du matériel qui permet à six équipes d’effectuer une variété d’expériences, un peu comme une cuisine où des groupes de cuisiniers peuvent utiliser les ingrédients et les outils pour préparer leurs propres plats. Une fois que les astronautes ont installé le laboratoire, il a pu fonctionner seul, ne nécessitant aucune surveillance ni assistance de la part de l’équipage de l’ISS. (Il peut parfois être réparé ou amélioré, comme lorsque les astronautes de la NASA Christina Koch et Jessica Meir ont effectué une mise à niveau en 2020.)

Contrairement à la recherche en physique atomique sur Terre, des équipes de scientifiques comme Lundblad et Avelines doivent proposer et mener leurs expériences à distance. C’est comme le télescope Hubble, mais pour les physiciens atomiques, dit Lundblad. Les chercheurs exploitent CAL à distance depuis JPL, en envoyant des commandes et en recevant des données, qu’ils distribuent ensuite aux scientifiques qui ont développé les expériences. Ils les utilisent généralement lorsque les astronautes dorment, en partie parce que CAL se trouve près du vélo d’exercice sur l’ISS, ce qui pourrait secouer légèrement l’appareil.

En 2018, un groupe de scientifiques allemands a lancé une expérience similaire sur une fusée qui est brièvement allée dans l’espace, mais c’est la première fois que quelqu’un la tente en orbite. Les chercheurs ont également tenté de simuler la microgravité avec une chambre à vide dans une tour de chute de 400 pieds à l’Université de Brême, dans le nord de l’Allemagne. Mais cette quasi-apesanteur ne dure que quelques secondes, et les scientifiques ne peuvent exécuter que quelques expériences de courte durée par jour, contrairement à CAL, qui peut exécuter certaines expériences plusieurs fois par minute.

C’est formidable de voir une expérience scientifique sérieuse à faible coût se produire. Je vois beaucoup d’expériences biologiques dans l’espace, mais en termes de sciences physiques, je pense que le Cold Atom Laboratory a été fantastique, déclare Barry Garraway, un physicien quantique à l’Université de Sussex au Royaume-Uni qui a précédemment dirigé des travaux théoriques sur Bose -Einstein se condense et n’est pas impliqué dans CAL. (Le laboratoire n’est pas exactement bon marché, mais il est peu coûteux par rapport aux accélérateurs de particules de plusieurs milliards de dollars, par exemple.)

Pour moi, cela a revigoré mon intérêt pour l’espace, dit Garraway. Pour l’expérience, je m’intéresse maintenant à la façon de l’améliorer, de la rendre plus symétrique, de lisser certaines des rides et de les aider dans leur voyage.