Contrairement à ce que l'on pourrait imaginer, des objets de taille macroscopique peuvent adopter un comportement quantique, coexistant dans plusieurs états simultanément. Ce phénomène, qui vient contredire notre perception habituelle des solides, permet d'observer des aspects inédits de la matière.
Des chercheurs de l'Université de Vienne et de l'Université de Duisburg-Essen ont mené une expérience avec des nanoparticules métalliques de sodium contenant des milliers d'atomes. En utilisant des faisceaux laser, ils ont placé ces amas dans un état quantique où leur position n'est pas définie, permettant d'observer cette matière dans un état ondulatoire.
L'expérience MUSCLE à l'Université de Vienne, où l'interférence quantique de nanoparticules massives a été détectée.
Crédit: S. Pedalino / Uni Wien Cette expérience, publiée dans
Nature, démontre que les objets ainsi construits, d'environ 8 nanomètres de diamètre, produisent des motifs d'interférence clairs lorsqu'ils traversent un dispositif expérimental. Ces résultats confirment que la mécanique quantique s'applique à des échelles où on la croyait non présente, sans recours à des modèles alternatifs.
Le dispositif, appelé MUSCLE, utilise trois réseaux de diffraction laser pour créer des superpositions quantiques. Chaque nanoparticule est ensuite passé par plusieurs chemins simultanément, générant des franges d'interférence qui correspondent aux prédictions théoriques. Ainsi, chacun de ces objets de plusieurs milliers d'atomes peut être à plusieurs endroits en même temps, dans un état semblable à celui du célèbre chat de Schrödinger.
L'équipe a atteint une valeur macroscopique de μ = 15,5, environ dix fois supérieure aux expériences précédentes. Les chercheurs envisagent d'étudier des objets encore plus grands, permettant des tests de théories quantiques et des applications potentielles en nanotechnologie.