L’état d’Efimov existe

Les équipes des physiciens quantiques Rudolf Grimm et Hanns-Christoph Nägerl ont observé des particules dans l’état d’Efimov, un état dans lequel trois particules s’associent alors que deux d’entre elles ne pourraient s’associer.

Les trajectoires ou les états d’énergie de systèmes à trois particules sont particulièrement difficiles à décrire et leurs équations ne peuvent être résolues analytiquement que dans des cas particuliers. Pourtant, parfois, il n’en va pas de même : trois particules quantiques normalement indépendantes – en l’occurrence des bosons identiques dont les sous-systèmes à deux particules sont instables – peuvent s’unir ; le nombre d’états liés dans lesquels les trois particules peuvent coexister est même infini, alors que le nombre d’états liés pour deux particules est nul.

C’est du moins ce qu’avait calculé le physicien russe Vitali Efimov en 1970. Les membres de l’Institut d’optique et d’information quantique (IQOQI) de l’Académie autrichienne des sciences viennent de l’observer expérimentalement, dans un gaz ultrafroid d’atomes de césium libres, réunis en un condensat de Bose-Einstein. L’état quantique des atomes a été modifié grâce à des résonances de Fesbach jusqu’à ce que les conditions nécessaires à l’émergence d’objets d’Efimov soient réunies. Le nombre de particules du gaz a alors chuté brutalement, ce qui prouve que les atomes de césium se sont associés en trimères d’Efimov. Des résonances d’Efimov, associées aux recombinaisons à deux ou trois corps, ont également été observées.

Pour en savoir plus :

• Tobias Krämer, Michael Mark, Philipp Waldburger, Johann G. Danzl, Cheng Chin, Bastian Engeser, A.D. Lange, K. Pilch, A. Jaakkola, Hanns-Christoph Nägerl, Rudolf Grimm (2006). ‘Evidence for Efimov quantum states in an ultracold gas of caesium atoms’, Nature, 440:315–318, doi:10.1038/nature04626
• Brett D. Esry, Chris H. Greene (2006). ‘A ménage à trois laid bare’, Nature, 440:289–290, doi:10.1038/440289b