« Nous sommes capables de voir des atomes individuels dans ces nuages d'atomes intéressants et ce qu'ils font les uns par rapport aux autres, ce qui est magnifique », déclare Martin Zwierlein, professeur de physique Thomas A. Frank au MIT. Dans une réalisation révolutionnaire, des scientifiques du MIT aux États-Unis ont réussi à capturer les premières images d'atomes individuels interagissant librement dans l'espace. Cette étape dévoile les effets quantiques insaisissables qui régissent leur comportement, confirmant des décennies de prédictions théoriques.
Les chercheurs ont développé une technique unique pour piéger brièvement les atomes à l'aide d'un réseau de lumière. Cela leur a permis de photographier des interactions inédites entre bosons et fermions. Les images montrent des bosons se regroupant en formations ondulatoires et des fermions formant des paires, des mécanismes liés à la supraconductivité.
Publiées dans Physical Review Letters le 5 mai 2025, ces découvertes offrent une nouvelle façon puissante d'observer les phénomènes quantiques dans l'espace réel. La technique de microscopie à résolution atomique de l'équipe consiste à rassembler les atomes dans un piège à faisceau laser, puis à les congeler avec un réseau de lumière avant d'illuminer et de capturer leurs positions.
L'équipe a réussi à imager des nuages de différents atomes, capturant des bosons se regroupant en ondes et des fermions s'appariant. Cet appariement est un processus clé impliqué dans la supraconductivité. À l'avenir, l'équipe appliquera sa technique d'imagerie pour visualiser des phénomènes plus exotiques et moins bien compris, tels que la « physique quantique de Hall ».