Dans le laboratoire de l'université Columbia, des molécules de sodium et de césium, à des températures de quelques milliardièmes de degré au-dessus du zéro absolu, ont soudain cessé de disparaître en une fraction de seconde. Les scientifiques dirigés par Sebastian Will sont parvenus à faire croître leur durée de vie de plus d'un millier de fois — jusqu'à une seconde entière et au-delà. Ce n'est pas un simple record technique, mais un basculement fondamental de la physique quantique.
Les molécules ultrafroides ordinaires entrent en collision et réagissent rapidement, se transformant en d'autres substances. Pour l'éviter, les chercheurs ont appliqué une « couverture » à micro-ondes : deux champs de micro-ondes créent autour de chaque molécule une couche protectrice qui les repousse mutuellement à courte distance. Il en résulte que l'échantillon reste stable, tandis que la température chute à 36 nanokelvins — à seulement quelques nanokelvins au-dessus du point où les molécules doivent former un condensat de Bose-Einstein.
Une telle stabilité ouvre l'accès à des régimes où les effets quantiques se manifestent avec une intensité particulière. Les molécules possèdent un fort moment dipolaire, de sorte que leurs interactions agissent sur de grandes distances et peuvent être précisément ajustées. Cela permet de modéliser des matériaux quantiques complexes qu'il est impossible de créer par d'autres moyens — des supraconducteurs aux nouvelles phases de la matière.
Dans la vie quotidienne, cela sonne de façon abstraite, mais ce sont précisément de telles plateformes qui sont à la base des futurs simulateurs et capteurs quantiques. Elles aideront à comprendre comment naissent les états quantiques collectifs dans les substances réelles et conduiront peut-être à de nouveaux matériaux aux propriétés inhabituelles — des supraconducteurs à température ambiante aux ordinateurs quantiques de nouvelle génération.
Maintenant que les molécules vivent assez longtemps, les expérimentateurs peuvent observer leur auto-organisation en gouttelettes et même en structures semblables à des cristaux. L'étape suivante consiste à former entièrement un condensat moléculaire et à étudier ses propriétés dans un régime de forte interaction. Chaque nouvelle mesure nous rapproche de la compréhension du monde quantique, où les règles habituelles cessent de fonctionner.
