Au sein du laboratoire de l'Université d'Innsbruck, une expérience révolutionnaire repousse les limites de notre compréhension de la matière. Des métaux rares sont soumis à des températures extrêmes, se vaporisant à une vitesse fulgurante, comparable à celle d'un avion de chasse. Grâce à un dispositif complexe de lasers et d'impulsions magnétiques, ce gaz est rapidement refroidi, atteignant des températures inférieures à celles des confins de l’espace interstellaire.

Dans ce contexte extrême, les 50 000 atomes présents perdent leur individualité et fusionnent en un état quantique unique. Une simple variation du champ magnétique suffit alors à engendrer de minuscules tourbillons, que les chercheurs d'Innsbruck ont réussi à observer, marquant une avancée significative dans notre compréhension du monde quantique, après une expérience similaire réalisée par l'Université de l'Indiana en octobre.

La quête de Francesca Ferlaino et de son équipe met en lumière la persévérance indispensable dans la recherche fondamentale. Pendant trois années, ces physiciens ont perfectionné leurs techniques pour immortaliser ces tourbillons, signes distinctifs d'un état de matière insaisissable. Ferlaino déclarait : « Beaucoup de gens disaient que c'était impossible, mais j'étais convaincue que nous y arriverions. » Cette détermination a conduit à la publication de leurs résultats dans la prestigieuse revue Nature le 6 novembre, apportant ainsi une preuve irréfutable de l'existence des supersolides.

Ce nouvel état de matière, théorisé pour la première fois en 1957, défie notre intuition en alliant des propriétés apparemment opposées : il possède la rigidité des solides tout en affichant la fluidité parfaite des superfluides. Imaginez un matériau qui peut s'écouler sans friction tout en conservant une structure cristalline ordonnée.

La formation de tourbillons quantiques lors de la rotation du matériau est la manifestation la plus probante de cette dualité singulière : tandis que le réseau cristallin tourne comme un solide, le fluide qui le compose génère des vortex caractéristiques des superfluides, prouvant ainsi la coexistence de ces deux états, que l'on pensait incompatibles.

La méthode mise au point par l'équipe d'Innsbruck s'apparente à un véritable exploit expérimental. Les chercheurs ont employé un champ magnétique comme outil précis pour manipuler les champs internes des atomes à une fréquence d'environ 50 Hz. Cette fréquence soigneusement calibrée permet de créer des vortex tout en protégeant la délicate phase quantique du matériau.

Les implications de ces découvertes vont bien au-delà de la physique quantique. Les vortex observés pourraient en effet expliquer certains comportements mystérieux des pulsars, ces étoiles à neutrons en rotation rapide qui émettent des faisceaux de radiation avec une régularité impressionnante, semblable à celle des horloges atomiques les plus avancées. Cette découverte pourrait donc ouvrir de nouvelles voies pour comprendre les phénomènes cosmiques les plus énigmatiques de notre univers.