La chasse à l'énergie noire propulsée par une expérience révolutionnaire à Berkeley

ParisDes physiciens de l'université de Berkeley ont réalisé l'expérience la plus précise à ce jour pour détecter l'énergie noire. Cette force accélère l'expansion de l'univers. Les chercheurs explorent de nouvelles particules potentiellement responsables, qu'ils nomment chameleons ou symmetrons.

La nouvelle expérience est notable pour plusieurs raisons :

• Elle associe un interféromètre atomique, permettant des mesures de gravité précises, avec un réseau optique.
• L'interféromètre maintient des atomes en chute libre pendant des secondes plutôt que des millisecondes.
• Elle améliore la précision par un facteur de cinq par rapport aux méthodes précédentes.

Mesures de gravité précises : Objectif et voies d'application

Les mesures précises de la gravité ne sont pas le seul objectif de ce travail. L'interféromètre à atomes sur réseau peut également être utilisé pour :

• Construire des gyroscopes
• Créer des accéléromètres
• La détection quantique

Cristian Panda, principal auteur et chercheur postdoctoral, affirme que cette méthode peut être utilisée en mer. Elle permet de cartographier les fonds marins grâce à l’immobilité des atomes.

En 1998, les scientifiques ont commencé à chercher l’énergie noire. Deux équipes de recherche ont étudié les supernovas pour mesurer leur distance. Ils ont découvert que l’univers s’étendait plus rapidement que prévu. Cette découverte leur a valu le Prix Nobel de Physique en 2011.

L'énergie sombre reste une énigme malgré de nombreuses théories :

• Énergie du vide spatial
• Un champ d'énergie appelé quintessence
• Une cinquième force médiée par une particule caméléon

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En 2015, Müller a ajusté un interféromètre atomique pour rechercher des caméléons. Ils ont utilisé des atomes de césium dans une chambre à vide. Les résultats ont montré une gravité normale sans aucune modification.

L'objectif de la nouvelle expérience est de maintenir les atomes stables plus longtemps. Pendant la pandémie de COVID-19, Panda a augmenté le temps de rétention à 70 secondes. Il a résolu des problèmes comme les secousses du faisceau laser et ajusté la température. Ces améliorations ont été rapportées dans le numéro de juin 2024 de Nature Physics.

Lors de leur expérience récente, ils ont augmenté la séparation des paquets d'ondes atomiques en réduisant le temps de maintien. Ils ont distribué environ 10 000 atomes de césium en groupes de 10 atomes grâce à un réseau optique. Ensuite, ils ont divisé ces paquets d'ondes atomiques en superpositions quantiques. En les réunissant, ils ont obtenu des informations sur la gravité.

Panda envisage de concevoir un nouvel appareil à l'Université d'Arizona. L'équipe de Müller travaille sur un interféromètre amélioré, avec des contrôles optimisés, ce qui pourrait le rendre 100 fois plus sensible. Leur objectif est de révéler les aspects quantiques de la gravité.

Cette expérience pourrait être extrêmement significative. Si elle réussit, ce sera comparable à l'étude de 1972 sur l'intrication des photons à l'Université de Californie à Berkeley. Travaillant sur ce projet, Stuart Freedman et John Clauser ont remporté le prix Nobel en 2022.

Ce projet est soutenu par plusieurs organisations, dont la National Science Foundation, l'Office of Naval Research et le Jet Propulsion Laboratory. Les co-auteurs proviennent de diverses institutions à travers le monde, mettant en évidence l'effort collectif derrière cette recherche d'importance.