Aux températures ultracold, les collisions interatomiques sont relativement simples et leur résultat peut être contrôlé à l'aide d'un champ magnétique. Cependant, des recherches de scientifiques dirigés par le professeur Michal Tomza de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie et du professeur Roee Ozeri de l'Institut des sciences Weizmann montrent également que cela est également possible à des températures plus élevées. Les scientifiques ont publié leurs observations dans la revue Avancées scientifiques.
Près de zéro absolu, les collisions interatomiques montrent un comportement simple, et les chercheurs peuvent contrôler et modifier leurs effets. À mesure que la température augmente, l'énergie cinétique, ce qui complique radicalement le mécanisme de collision. En conséquence, le contrôle des collisions devient difficile. C'est du moins ce qui a été pensé jusqu'à présent.
Gobiner le quanta sous contrôle
Le groupe de recherche du professeur Tomza de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie, en collaboration avec le groupe expérimental du professeur Roee Ozeri de l'Institut des sciences du Weizmann, a étudié les collisions entre les atomes de Rubidium et les cations strontium à des températures bien au-dessus du régime ultracold. Les collisions interatomiques peuvent être contrôlées à des températures ultracold en modifiant un champ magnétique en utilisant des résonances dits de feshbach.
« Malheureusement, il est difficile d'utiliser cet outil dans les collisions d'opérations ioniques en raison d'une interaction complexe entre l'ion et le piège utilisé pour le maintenir en place. Cette interaction a tendance à accélérer la paire en collision pendant la collision et à l'empêcher d'être refroidie », explique Maks Walewski, le premier auteur du journal.
Ordre inattendu
À des températures élevées, une énergie cinétique plus grande des particules en collision peut être distribuée de différentes manières, ce qui rend le mécanisme de collision complexe et difficile à contrôler. Cependant, des chercheurs de l'Université de Varsovie ont découvert un ordre inattendu dans les collisions entre les atomes de rubidium et les cations strontium, ce qui permet de contrôler les collisions dans des conditions beaucoup plus chaudes.
Les calculs des scientifiques se sont concentrés sur Rubidium et Strontium, ont étudié expérimentalement à l'Institut Weizmann des sciences. Cependant, une structure similaire peut également exister dans d'autres combinaisons d'éléments.
« Au début, nous voulions simplement reproduire les résultats expérimentaux en utilisant notre modèle théorique pour vérifier ses hypothèses sous-jacentes. Cependant, nous avons constaté que nos résultats n'étaient pas simplement d'accord avec les données expérimentales – ils ont également suggéré que les collisions d'Ion-Amat pouvaient être contrôlées dans un environnement étonnamment chaud », explique le Dr Matthew D. Frye.
D'autres études expérimentales sont nécessaires pour confirmer ces résultats, tout comme ils étaient à des stades antérieurs de la recherche. Les résultats théoriques des scientifiques de l'Université de Varsovie s'appuient sur des recherches révolutionnaires par un groupe expérimental de l'Institut des sciences de Weizmann, qui a étudié les collisions uniques entre les atomes de Rubidium et les cations strontium.
Découverte dans la pratique
« La capacité d'obtenir un contrôle quantique à des températures plus élevées, apparemment classiques, peut simplifier considérablement les réalisations expérimentales futures et suggère que des phénomènes similaires peuvent également se produire dans d'autres systèmes. De plus, la découverte peut éclairer les questions fondamentales concernant la frontière entre le professeur et le monde classique et l'importance des effets quantiques dans des conditions apparemment classiques », explique le professeur Tomza.
Les résultats peuvent avoir un impact non seulement sur la recherche fondamentale, mais aussi le développement de technologies avancées. « La découverte pourrait être importante pour le développement de technologies quantiques, dans lesquelles les interactions contrôlées des atomes atomiques jouent un rôle clé. Les ordinateurs quantiques de pointe s'appuient sur des atomes de refroidissement ou des ions à des températures ultralodes, donc toute approche qui permet le contrôle quantique à des températures plus élevées pourrait ouvrir la voie à des appareils quantiques plus efficaces », explique le professeur Tomza.
