Depuis des années, les scientifiques ont théorisé l’existence d’un phénomène appelé “superchimie quantique”. Ce concept, jusqu’alors relégué aux abstractions mathématiques, s’est manifesté concrètement dans un laboratoire.
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La superchimie quantique se produit lorsque des atomes ou des molécules dans le même état quantique réagissent chimiquement plus rapidement que ceux dans des états quantiques différents. Un état quantique est un ensemble de caractéristiques d’une particule quantique, comme son spin ou son niveau d’énergie.
Cheng Chin, professeur de physique à l’Université de Chicago, et son équipe ont réussi l’exploit d’amener non seulement des atomes, mais aussi des molécules entières, dans le même état quantique. Ils ont découvert que les réactions chimiques se produisaient collectivement. Plus il y avait d’atomes, plus les réactions étaient rapides.
“Ce que nous avons observé correspond aux prédictions théoriques”, a déclaré Cheng Chin. “C’est un objectif scientifique depuis 20 ans, donc nous vivons un moment très excitant.”
Leur méthode ? Refroidir un gaz de césium près du zéro absolu, une température où tout mouvement cesse. Dans cet état, ils ont synchronisé chaque atome de césium dans le même état quantique. Ils ont ensuite modifié le champ magnétique environnant pour déclencher la liaison chimique des atomes. Ces atomes ont réagi plus rapidement pour former des molécules de césium à deux atomes que lors d’expériences avec du gaz non super-refroidi.
Ces avancées pourraient bénéficier à la chimie quantique et à l’informatique quantique. En effet, les molécules dans le même état quantique partagent des propriétés physiques et chimiques. Les particules ultra-froides pourraient être utilisées comme qubits dans l’informatique quantique.
La prochaine étape, selon Cheng Chin, est de tenter de créer une superchimie quantique avec des molécules plus complexes.
Source: Nature Physics