Que se passe-t-il dans le monde de l’infiniment petit à des températures extrêmement basses ? Pour le savoir, la mise au point un nouveau dispositif a permis à des chercheurs d’explorer cette physique étrange opérant à proximité du zéro absolu. De quoi potentiellement révolutionner l’électronique moderne.
Les scientifiques ont longtemps été intrigués par la physique proche du zéro absolu – la température extrême de 0° Kelvin, ou de -273,15 °C où les particules ne peuvent quasiment plus se mouvoir – depuis que cette limite a été théorisée. Atteindre le zéro absolu semble impossible. Vous pouvez tout faire pour enlever la chaleur d’un gaz pour le refroidir, le processus nécessaire pour le faire créera toujours de la chaleur. En revanche, les chercheurs peuvent tout faire pour se rapprocher de cette limite.
Un groupe de chercheurs de l’Université de Bâle a récemment mis au point un nouveau dispositif permettant de se rapprocher plus que jamais du zéro absolu, permettant ainsi d’explorer l’étrange physique qui s’opère à de telles températures négatives. L’équipe explique ici avoir développé une puce nanoélectronique pouvant refroidir à une température record de 2,8 millikelvins.
L’astuce consiste ici en une utilisation intelligente des champs magnétiques pour éliminer pratiquement toutes les sources de chaleur. L’équipe a commencé par utiliser le refroidissement magnétique (où vous abaissez un champ magnétique appliqué) pour abaisser toutes les connexions électriques de la puce jusqu’à 150 microkelvins. Après cela, ils ont intégré un autre système de champ magnétique spécialement conçu permettant de refroidir un thermomètre à blocage Couloumb – oui, même la chaleur d’un thermomètre est problématique lorsque vous approchez du zéro absolu. Grâce à cette technique, les chercheurs expliquent avoir pu maintenir cette température pendant sept heures.
Cette puce ouvre un énorme potentiel pour mieux comprendre ce qu’il advient de la physique proche du zéro absolu. Cette discipline étrange reste en effet encore très largement inexplorée, tant elle est difficile à exploiter expérimentalement. Les chercheurs espèrent néanmoins améliorer ce dispositif pour finalement atteindre une température de 1 millikelvin dans les prochains mois. A terme, comprendre le zéro absolu pourrait potentiellement améliorer l’électronique moderne.
La performance des transistors est en effet grandement affectée par la température. Les problèmes de surchauffe sont fréquents. Les transistors utilisés dans les ordinateurs et autres appareils électroniques disponibles dans le commerce s’avèrent en effet être beaucoup plus efficaces à des températures extrêmement basses, comme celles proches du zéro absolu. Maintenir ces températures pourrait améliorer non seulement l’électronique domestique, mais également soutenir les technologies que nous utilisons pour explorer les confins du cosmos. Les caméras infrarouges conçues pour l’imagerie spatiale doivent fonctionner à des températures les plus basses possible pour fonctionner avec une sensibilité maximale.
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