16/01/20
Avalanches, propagation des incendies ou des maladies… des systèmes complexes trouvés dans la nature en apparence très différents peuvent présenter des propriétés similaires qui intriguent les scientifiques. Ces systèmes sont cependant difficiles à étudier dans des conditions expérimentales contrôlées. Pour la première fois, des chercheurs du Centre européen de sciences quantiques (CESQ) de l’Université de Strasbourg, en collaboration avec les Universités de Heidelberg, de Cologne et du California Institute of Technology, sont parvenus à observer les trois signatures clés de ce comportement. La découverte a fait l’objet d’une publication dans Nature.
Shannon Whitlock et une équipe de six personnes travaillent sur un gaz d'atomes de potassium qu’ils préparent à des températures très basses, proches du zéro absolu. « Un état plus facile à contrôler et approprié pour étudier les propriétés quantiques fondamentales des atomes », souligne le chercheur du CESQ de l’Institut de science et d'ingénierie supramoléculaires (Isis, CNRS-Université de Strasbourg).
En utilisant des lasers pour exciter les atomes, ils peuvent influencer les interactions entre ces derniers. « Lorsque les atomes sont excités, ils peuvent soit créer de nouvelles excitations secondaires, soit se désexciter spontanément et s'échapper du piège », explique Tobias Wintermantel, doctorant dans l’équipe de Shannon Whitlock. Cette fuite de particules est d’ordinaire considérée comme un problème. Mais dans ce cas, cela a influencé l'évolution du gaz d'une manière qui intrigue les chercheurs.
Des phénomènes observés dans la nature
« Lorsque le laser est allumé, de nombreuses particules s’échappent rapidement puis leur nombre se stabilise, toujours à la même valeur. » Autre constat : le nombre de particules restantes dépend de l'intensité du laser de manière universelle, c'est-à-dire caractérisée par un seul paramètre. « En comparant nos résultats expérimentaux avec un modèle théorique, nous avons pu établir que ces deux effets ont la même origine sous-jacente », détaille Shannon Whitlock qui précise qu’ils sont caractéristiques de la « Self-organized criticality » ou criticité auto-organisée...
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Référence : DOI: 10.1038/ s41586-019-1908-6
Article sur le site Nature
Contact chercheur : Shannon Whitlock
Contacts presse :
Université de Strasbourg : Christine Guillot
CNRS Alsace : Céline Delalex-Bindner
