Question de la semaine : peut-on aller en dessous du zéro absolu ?
Question de la semaine : peut-on aller en dessous du zéro absolu ?
"Est-ce possible d'aller en dessous du zéro kelvin, le zéro absolu ?", nous demande Outahar Lotfi sur notre page Facebook. Oui, puisqu'en 2013, des physiciens allemands sont parvenus à obtenir un gaz qui a atteint une température inférieure au zéro absolu, comme nous vous l'expliquons dans l'article ci-dessous initialement publié lors de l'annonce de cette découverte. Merci à tous pour votre participation à notre question de la semaine.
Rien ne peut être plus froid que le zéro absolu, c’est-à-dire -273,15 °Celsius ou 0 Kelvin (K). C’est l'un des piliers de la physique, qui correspond à l’état des particules au niveau d'énergie minimale. Cela se traduit par une totale immobilité au sens classique. Cependant, en dessous du zéro absolu, il peut exister des températures négatives, paradoxalement plus chaudes que n'importe quelle température positive ! C’est en tout cas ce que démontrait en 2013 Simon Braun de l'Université Ludwig-Maximilian (Allemagne) dans une étude publiée dans Science.
"La distribution de Boltzmann inversée est la marque d’une température absolue négative, et c'est ce que nous avons accompli"
Pour comprendre l’expérience qu’il a menée, il faut savoir que la température d’un corps, que ce soit dans l'air ou dans une casserole d'eau sur un réchaud, est proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne (au mouvement) des particules qui le composent. Mais toutes les particules n’ont pas la même énergie cinétique, celle-ci est distribuée. En fait la majorité des particules reste à un niveau d’énergie faible et un petit nombre seulement s’agite fortement, ce qui crée de la chaleur. En physique, cette répartition est appelée distribution de Boltzmann.
Des applications étonnantes
Maintenir de la matière à une température absolue négative peut aboutir à des applications étonnantes, précisent les chercheurs. Ils imaginent ainsi un moteur à combustion avec une efficacité de plus de 100%. La réalisation des physiciens allemands pourrait aussi être utile en cosmologie, car le comportement de la matière à une température absolue négative présente des parallèles avec la mystérieuse énergie noire qui permet l’expansion de l’Univers.
========================== Par Joël Ignasse le 18.12.2020