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Les physiciens créent la puce la plus froide du monde avec une température inférieure à 3 millikelvin


Des physiciens de l'Université de Bâle ont réussi à refroidir une puce nanoélectronique à une température insondable de moins de 3 millikelvin. Des chercheurs du Département de physique et de l'Institut suisse des nanosciences, en collaboration avec des scientifiques d'Allemagne et de Finlande, ont utilisé des champs magnétiques pour éliminer la chaleur des connexions électriques ainsi que de la puce elle-même. Des scientifiques du monde entier ont travaillé sur des techniques pour atteindre le plus proche de zéro possible. Le zéro absolu est appelé 0 kelvin ou -273,15 ° C. Atteindre ces températures extrêmement froides fournit des conditions parfaites pour des expériences quantiques et permet d'examiner des phénomènes physiques entièrement nouveaux.

Plusieurs champs magnétiques utilisés pour faire baisser les températures

Les scientifiques, dirigés par le physicien bâlois, le professeur Dominik Zumbühl, ont établi ce dernier record en utilisant le refroidissement magnétique. Le refroidissement magnétique fonctionne lorsqu'un champ magnétique diminue alors que la chaleur externe est évitée. Le scientifique a utilisé le champ magnétique réduit pour refroidir la puce et ses environs à 150 kelvins, puis ils ont utilisé un autre champ magnétique séparé pour refroidir un thermomètre de blocage de Coulomb. Parce que même la chaleur du thermomètre suffirait à les empêcher d'atteindre leur objectif de basse température. Une fois que cette source de chaleur a été traitée, la puce a pu établir le record très froid et rester au froid pendant sept heures. «La combinaison de systèmes de refroidissement nous a permis de refroidir notre puce à moins de 3 millikelvin, et nous sommes optimistes que nous pouvons utiliser la même méthode pour atteindre la limite magique de 1 millikelvin», déclare Zumbühl.

Le froid extrême ouvre les portes à de nouvelles recherches

Cette fenêtre de sept heures permettra aux scientifiques de mener des expériences dans ces conditions où le mouvement des particules s'arrête pratiquement. Comprendre les propriétés de la physique à des températures proches du zéro absolu a de larges applications dans de nombreux domaines. Les recherches effectuées à des températures extrêmement basses ont donné des résultats ces dernières années.

Une expérience récente a montré que les molécules dans un gaz ultra-froid peuvent réagir chimiquement à des distances jusqu'à 100 fois supérieures à ce qu'elles peuvent à température ambiante. Lorsque la même expérience était faite à des températures plus chaudes, les réactions chimiques du gaz avaient tendance à ralentir. Mais lorsque la température était proche du zéro absolu (-273,15 ° C ou 0 Kelvin), les molécules peuvent encore échanger des atomes et forger de nouvelles liaisons chimiques dans le processus. Deborah Jin de l'Université du Colorado à Boulder, qui a dirigé la recherche rapportée dans Science Journal, a déclaré: «Il est parfaitement raisonnable de s'attendre à ce que lorsque vous passez au régime ultra-froid, il n'y ait pas de chimie à proprement parler. Cet article dit non, il y a beaucoup de chimie en cours. » Comprendre comment les choses fonctionnent dans ces environnements ultra froids peut nous aider à comprendre notre système solaire et au-delà. La température la plus froide enregistrée dans le système solaire était sur la Lune.

En 2009, le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA a mesuré des zones ombragées en permanence près du pôle sud lunaire qui étaient aussi basses que -240 ° C. Nul doute que la course se poursuivra dans les laboratoires pour essayer d'atteindre des températures encore plus basses que le récent record établi par le groupe bâlois.


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