Trop froid, trop chaud, les gaz ne savent plus où donner de l’atome

Cela valait bien un article dans Science. Après le jeune astrophysicien de 15 ans qui vient contrer Einstein en découvrant que les galaxies ne se déplacent pas comme prévu, c’est au tour de Boltzmann d’être malmené. Des chercheurs de l’université Ludwig-Maximilian et du Max Planck Institut ont réussi à créer un gaz à une température théoriquement en dessous du zéro absolu.

Pour rappel, il n’existe pas de température négative car par définition, la température reflète l’agitation des atomes. La plus faible agitation est l’immobilité totale, c’est le zéro absolu. Alors comment faire « plus froid » ? Là encore, petit rappel de physique. La distribution de Boltzmann permet de connaitre l’état d’une particule donnée et son énergie. Elle dépend de la température et de l’état des autres particules. Les chercheurs ont en fait créé un état contraire à ce qui existe habituellement, c’est-à-dire une majorité de particules avec une faible énergie et une minorité excitée. Les scientifiques munichois ont inversé ce ratio en faisant basculer brutalement les particules les plus immobiles dans un état très excité, rendant les particules les plus excités majoritaires. La distribution de Boltzmann ainsi inversée entraîne de facto une température absolue négative, en théorie.

Cette astuce pourrait bien être un début dans l’étude de l’énergie noire. Pour des températures inférieures au zéro absolu, la pression devient négative et les atomes s’attirent, sans pour autant s’effondrer sur eux-mêmes. Les chercheurs espèrent y voir une première explication au fait que notre univers lui non plus, ne s’effondre pas sur lui-même.

Par Audrey Loubens, journaliste scientifique