Une équipe de physiciens a violé pour la première fois l'inégalité de Bell, en utilisant non pas des états internes, mais des états impulsionnels — c'est-à-dire liés au mouvement — de particules massives. L'expérience a impliqué des paires d'atomes d'hélium métastables intriqués en impulsion, manipulés dans un interféromètre à ondes de matière. Le résultat S = 2,52 ± 0,17 a dépassé la limite classique de 2 de trois écarts-types.
Les travaux ont été réalisés par des chercheurs de l'Université nationale australienne : Y. S. Atreya, S. Kannan, S. S. Hodgman et leurs collègues. Ils ont généré des paires d'atomes d'hélium-4 dans un état métastable via des collisions d'onde s dans un gaz ultra-froid. Ensuite, les paires ont été séparées et leurs trajectoires manipulées par interférométrie cohérente d'ondes de matière — un analogue d'un interféromètre optique, mais pour les atomes.
Le point clé : l'intrication en impulsion signifie que la mesure de la vitesse d'un atome détermine instantanément la vitesse du second, quelle que soit la distance. Ce n'est pas simplement une corrélation, mais une véritable non-localité dans l'espace des impulsions. Imaginez deux balles s'éloignant dans des directions opposées : si l'une « choisit » soudainement une direction, l'autre s'ajuste immédiatement, bien qu'aucun signal n'ait eu le temps de passer entre elles.
L'expérience a atteint un objectif de longue date de l'optique atomique quantique : transposer les tests de Bell des photons et des spins aux degrés de liberté externes des particules massives. Auparavant, de tels tests n'étaient réalisés qu'avec des états internes d'atomes ou avec des photons légers. Désormais, l'inégalité est violée précisément pour le mouvement d'objets lourds.
Cela ouvre la voie à l'étude de la non-localité quantique dans un champ gravitationnel. Les particules massives ressentent plus fortement la gravité, donc l'étape suivante consiste à vérifier comment la gravité affecte l'intrication des impulsions. Selon le préprint publié le 2 septembre 2026 sur arXiv, ces travaux jettent les bases de futures expériences à l'intersection de la mécanique quantique et de la relativité générale.
Les résultats obtenus avec l'interféromètre à ondes de matière montrent que la non-localité quantique n'est pas limitée au monde microscopique des particules légères. Les atomes massifs obéissent également aux mêmes règles étranges, et cela est maintenant prouvé directement.
