Dans une première énorme, les physiciens ont capturé des atomes individuels et les ont vus fusionner

Dans une première énorme, les physiciens ont capturé des atomes individuels et les ont vus fusionner

 

Pour comprendre comment les atomes s’unissent pour se transformer en molécules, nous devons les attraper en action. Mais pour ce faire, les physiciens doivent obliger les atomes à s’arrêter suffisamment longtemps pour que leurs échanges soient enregistrés. Ce n’est pas une tâche facile, et un physicien de l’Université d’Otago vient tout juste de terminer.

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Même s’il vous arrive de capturer une poignée d’atomes dans un espace, chaque collision risque d’envoyer des atomes se décoller de votre expérience.

Une façon d’analyser de telles rencontres est de saisir des atomes isolés avec l’équivalent d’une minuscule paire de pinces, de les maintenir immobiles et d’enregistrer les changements à mesure qu’ils se rencontrent.

Heureusement, une telle paire de pinces existe. Fabriqués à partir de lumière polarisée spécialement alignée, ces pinces à laser peuvent servir de pièges optiques pour de minuscules objets.

Compte tenu des ondes lumineuses suffisamment courtes, un expérimentateur a de bonnes chances de piéger quelque chose d’aussi petit qu’un atome individuel dans son pincement. Bien sûr, les atomes doivent d’abord être refroidis pour les rendre plus faciles à attraper, puis séparés dans un espace vide.

Le décrire de cette façon le rend plus facile. Mais c’est un processus qui nécessite la bonne technologie et beaucoup de patience pour y parvenir. . “ dit le physicien Mikkel F. Andersen .

“Nous combinons lentement les pièges contenant les atomes pour produire des interactions contrôlées que nous mesurons.”

Les atomes dans ce cas étaient tous de la variété rubidium, qui se lient pour former des molécules de dirubidium , mais seulement deux atomes ne suffisent pas pour y parvenir.

“Deux atomes seuls ne peuvent pas former une molécule, il en faut au moins trois pour faire de la chimie”, dit le physicien Marvin Weyland .

Modéliser comment cela se passe est un véritable défi. Il est clair que deux atomes doivent se rapprocher suffisamment pour pouvoir former une liaison, tandis qu’un troisième enlève une partie de cette énergie de liaison pour les laisser connectés.

Il est déjà assez difficile de calculer comment deux atomes se rencontrent pour construire une molécule. Prendre en compte les actions de tout autre peut être un cauchemar. . entre plusieurs atomes.

À l’aide d’une caméra spéciale pour agrandir les changements, l’équipe a capturé le moment où les particules de rubidium se sont rapprochées, révélant que le taux de perte n’était pas aussi proche que prévu.

En fait, cela signifie également que les molécules ne se rassemblent pas aussi rapidement que les modèles existants pourraient l’expliquer.

Quelque chose au sujet du confinement des atomes et des effets quantiques à courte portée pourrait aider à expliquer cette lenteur, mais le fait qu’il soit inattendu signifie qu’il y a beaucoup de physique à explorer en utilisant ce processus.

“Notre travail est la première fois que ce processus de base est étudié isolément, et il s’avère qu’il a donné plusieurs résultats surprenants qui n’étaient pas attendus des mesures précédentes dans de grands nuages ​​d’atomes”, dit Weyland .

“Avec le développement, cette technique pourrait fournir un moyen de construire et de contrôler des molécules uniques de produits chimiques particuliers.”

D’autres expériences aideront à affiner ces modèles pour mieux expliquer comment les groupes d’atomes fonctionnent ensemble pour se rencontrer et se lier dans diverses conditions.

Dans un monde de technologie en constante diminution, il n’est pas difficile d’imaginer un besoin de processus où les circuits microscopiques et les médicaments avancés sont construits atome par atome, une union à la fois.

“Nos recherches tentent d’ouvrir la voie pour pouvoir construire à l’échelle la plus petite possible, à savoir l’échelle atomique, et je suis ravi de voir comment nos découvertes influenceront les progrès technologiques à l’avenir,” [ 19459007] dit Andersen .

Cette recherche a été publiée dans Physical Review Letters .

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