La NASA envoie aujourd’hui à la Station spatiale internationale un petit appareil permettant de créer la température la plus froide de l’Univers : un espace qui serait 10 milliards de fois plus froid que le vide de l’espace.
Le Cold Atom Laboratory, une charge utile de la taille d’une glacière, sera installé à bord de la fusée Cygnus, d’Orbital ATK, dont le lancement est prévu aujourd’hui 21 mai. L’instrument permettra aux chercheurs à bord de l’ISS d’observer les propriétés quantiques des atomes ultra-froids. Une combinaison de lasers et d’aimants servira à refroidir et à ralentir un nuage d’atomes jusqu’à une fraction au-dessus du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius), soit la température la plus froide de l’Univers ! Si cette température extrême est physiquement impossible à atteindre – les atomes cessent de bouger – ce petit instrument permettra en revanche de s’en rapprocher le plus possible, jusqu’à un dixième de milliard de degré au-dessus du zéro absolu.
Ces nuages d’atomes sont appelés condensats de Bose-Einstein. Ils peuvent être créés sur Terre, mais notre planète présente un inconvénient : sa gravité. Cette force extraordinaire qui nous maintient au sol ne permet en effet pas d’observer ces nuages plus d’une fraction de seconde. Après quoi tout s’effondre. L’environnement de microgravité à bord de l’ISS permettra de surmonter ce problème important, permettant aux scientifiques sur Terre d’utiliser l’équipement à distance pour observer les atomes pendant au moins 10 secondes.
Les condensats de Bose-Einstein sont ce qu’on appelle des superfluides – un type de fluide avec une viscosité nulle. Les chercheurs ambitionnent de mieux les comprendre. C’est pourquoi ils seront étudiés à bord de l’ISS : «Si vous aviez de l’eau superfluide et que vous la faisiez tourner dans un verre, elle tournerait pour toujours», explique Anita Sengupta, de la NASA. «Il n’y a pas de viscosité pour le ralentir et dissiper l’énergie cinétique. Si nous pouvons mieux comprendre la physique des superfluides, nous pouvons éventuellement apprendre à les utiliser pour un transfert d’énergie plus efficace».
Les atomes refroidis à l’extrême se déplaçant très (très) lentement, étudier les condensats de Bose-Einstein pourrait ainsi faciliter l’observation de phénomènes quantiques jamais vus auparavant. Cela pourrait par exemple permettre de détecter et comprendre l’énergie noire, cette force inconnue à l’origine de l’accélération et l’expansion de l’Univers.
