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Un objet macroscopique refroidi devient entièrement quantique…
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Des chercheurs de l'Institut Néel (CNRS) à Grenoble, en collaboration avec une équipe de Helsinki (Aalto, Finlande), a réussi, en refroidissant un tambour d'aluminium de 15 µm de diamètre à 500 mK, à rendre cet objet mécanique entier "quantique", au sens où tous les modes mécaniques qui le constituent sont tellement froids qu'ils sont essentiellement vides d'excitations.
Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont utilisé le cryostat à démagnétisation adiabatique nucléaire de l'Institut Néel. La difficulté a consisté d'abord à s'assurer que le tambour était entièrement refroidi. En effet, à ces températures extrêmes, les liens thermiques deviennent extrêmement faibles entre les différentes parties d'un objet. Elles se découplent thermiquement. Il a donc fallu minimiser les pertes de chaleur.
L'autre difficulté a consisté à caractériser l'état obtenu, autrement dit à démontrer que le mode de plus basse fréquence de l'objet est froid. Les chercheurs ont ainsi dû mesurer la température du cryostat, ainsi que la population thermique du mode, et démontrer que le système était à l'équilibre. Cette première mondiale ouvre la voie à un nouveau champ d'investigation expérimental directement focalisé sur les propriétés thermodynamiques quantiques d'objets mécaniques macroscopiques.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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