Des physiciens ont réussi à développer un laser à atome qui peut rester allumé indéfiniment

Une équipe de physiciens de l’Université d’Amsterdam a récemment mis au point un laser à atomes qui peut durer éternellement. À l’intérieur d’un laser couramment utilisé, comme dans les appareils de mesure et les lecteurs de CD, toute la lumière vibre en synchronisation. Lorsqu’il s’agit d’un laser à atomes, il fonctionne sur le concept du condensat de Bose-Einstein (BEC). Le condensat a été créé dans des laboratoires il y a environ 25 ans et a permis aux scientifiques de fabriquer des lasers à atomes capables d’émettre des faisceaux de matière. Cependant, les lasers ne pouvaient fonctionner que pendant une courte période car le laser nécessitait un nouveau BEC après avoir envoyé une impulsion de matière.

Mais maintenant, dans la nouvelle étude publiée dans La nature, les physiciens ont mis au point un moyen de créer des ondes de matière éternelle. Les particules élémentaires dans la nature se présentent sous deux types, à savoir les bosons et les fermions. Alors que les fermions sont de nature dure, les bosons sont mous et peuvent se déplacer facilement. Le photon, la plus petite quantité de lumière possible, est un exemple de boson. Les bosons ont un caractère spécial grâce auquel ils peuvent se condenser en une onde cohérente. La condensation résultante des particules de matière est appelée condensat de Bose-Einstein.

En utilisant le BEC, les scientifiques ont pu créer la variante pulsée des lasers à atomes, mais n’ont pas réussi à créer la variante continue pendant 25 ans.

Les BEC sont fragiles par nature et sont détruits lorsque la lumière tombe dessus. Mais la lumière est également nécessaire à la formation du condensat. Pour cette raison, les BEC ne pouvaient être créés que par rafales éphémères. Ce problème de longue date a été résolu dans la nouvelle étude. « Dans les expériences précédentes, le refroidissement progressif des atomes se faisait en un seul endroit. Dans notre configuration, nous avons décidé d’étaler les étapes de refroidissement, non pas dans le temps, mais dans l’espace : nous faisons bouger les atomes pendant qu’ils progressent dans des étapes de refroidissement consécutives », expliqué chef d’équipe Florian Schreck.

Schreck a ajouté que les atomes ultrafroids arrivent au cœur de l’expérience à la fin où ils peuvent être utilisés pour créer des ondes de matière cohérentes dans un BEC. Il a souligné que pendant que les atomes sont utilisés, de nouveaux atomes prennent leur place et reconstituent le BEC. « De cette façon, nous pouvons poursuivre le processus – essentiellement pour toujours », a déclaré Schreck.

Désormais, les chercheurs visent à créer non seulement un faisceau d’atomes continu, mais également stable, afin qu’il puisse être utilisé dans diverses applications.