La pression de radiation refroidit les objets macroscopiques

Anton Zeilinger, Markus Aspelmeyer et leurs collègues ont réussi à refroidir des objets macroscopiques jusqu’à une température de – 263°C. Pour cela, les physiciens quantiques ont fait usage de la pression de radiation, c’est-à-dire de la pression qu’exerce un flux de photons sur l’objet qu’il atteint. La pression a peu à peu atténué les mouvements d’oscillation d’un petit miroir, jusqu’à le refroidir, la température dépendant de l’agitation des particules constituant le matériau.

Le miroir ainsi refroidi mesurait 100 µm sur 500, pour un poids de 400 ng. Autrement dit, ce miroir était un véritable objet macroscopique (contenant quelques 10¹⁶ atomes), et non plus un nuage de quelques atomes éventuellement intriqués. De fait, l’objectif des expériences est d’observer des phénomènes quantiques sur des objets macroscopiques, et non plus seulement sur des éléments isolés.

Deux autres équipes, l’une française (menée par Pierre-François Cohadon) et l’autre américaine (menée par Dustin Kleckner et Dirk Bouwmeester), sont simultanément parvenues à des résultats comparables, toujours en usant de la pression de radiation, soit passivement en créant un résonateur optique, soit activement en contrôlant le flux de photons. Ce dernier montage a permis d’atteindre une température de 135 mK (± 15 mK).

Pour en savoir plus :

• Institut fur Quantenoptik und Quanteninformation, Boltzmanngasse 3, AT-1090 Wien, tél. : +43 1 4277 29 582, iqoqi-vienna@oeaw.ac.at, https://www.iqoqi-vienna.at/
• S. Gigan, H. R. Bohm, M. Paternostro, F. Blaser, G. Langer, J. B. Hertzberg, K. C. Schwab, D. Bauerle, Markus Aspelmeyer, Anton Zeilinger (2006). ‘Self-cooling of a micromirror by radiation pressure’, Nature, 444:67-70, doi:10.1038/nature05273