Comment la lumière interagit-elle avec la matière ? Cette question est au cœur de la théorie de l'électrodynamique quantique dont les modèles vont devoir être affinés, conclut une équipe internationale qui y a décelé une divergence avec l'expérience.
Elle a travaillé avec de l’hélium refroidi à quelque 80 nanokelvins au-dessus du zéro absolu. À cette température, l’élément forme un condensat de Bose-Einstein. C’est-à-dire, un ensemble d’atomes dont l’énergie potentielle est minimale.
L’hélium devenu « invisible » à la lumière !
Les chercheurs ont soumis à un champ magnétique ce nuage. Ce dernier a alors oscillé à une fréquence de 420 Hz environ. Puis ils l’ont illuminé avec un laser, qui impose sa propre fréquence aux électrons en orbite autour du noyau d’hélium. En modulant la couleur – et donc la fréquence – du laser, l’équipe a pu déterminer à quelle fréquence lumineuse les oscillations imposées aux différentes couches électroniques se compensaient. L’atome d’hélium est alors devenu “invisible” à la lumière !
Cette fréquence dite de “tune-out” a été mesurée avec une extrême précision de 358 sur 1 milliard. Surtout, elle diffère légèrement de la valeur prévue par la théorie… Un résultat passionnant, commente Matthias Büchner, chercheur CNRS à l’université Paul-Sabatier (Toulouse). « Connaître ces fréquences tune-out permet d’évaluer les limites de la théorie de l’électrodynamique quantique. Et d’affiner nos modèles, grâce auxquels on peut connaître la structure des atomes ».