Une particule quantique défie la loi du frottement express
Dans un milieu ordinaire, un corps ralentit à cause du frottement. Mais dans le monde quantique, il existe la superfluidité : des liquides s'écoulent sans perte, comme le célèbre hélium à des températures extrêmement basses. On pensait auparavant qu'une telle chose était impossible dans une chaîne de particules – un système unidimensionnel. Pourtant, des physiciens ont lancé un atome étranger dans une rangée d'atomes ultrafroids. Comme une perle qui traverse d'autres perles enfilées sur un fil : devant elle, un espace libre se crée instantanément, et derrière, la chaîne se referme – sans la moindre résistance. Même à des vitesses supersoniques. Rebondissement inattendu : plus la poussée initiale était lente, plus le freinage durait avant d'atteindre un glissement uniforme. Mais au final, le mouvement devenait toujours infini et sans coût. Dans le monde ordinaire, le frottement produit de la chaleur et du désordre, mais ici, pas la moindre trace. Cela promet des dispositifs qui transmettent l'information sans aucune perte.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.12320
The frictionless motion of an object through a fluid medium is commonly viewed as a hallmark of superfluidity. According to Landau, kinematic constraints prohibit superfluid behavior in one-dimensional (1D) bosonic systems. Here, using ultracold atoms, we show how a microscopic impurity can propagate through a strongly interacting 1D Bose gas without any friction, at odds with conventional expectations. We inject the impurity with initial velocities ranging from the subsonic to supersonic regime, and subsequently track its dynamics. For supersonic initial velocities, we observe the formation of a shock wave and a remarkably fast relaxation to a stationary regime, on a time scale that increases with decreasing impurity velocity. After reaching the stationary state, the impurity continues its motion through the system with a finite velocity. Our findings demonstrate how quantum effects can conspire to eliminate dissipation of a microscopic object immersed in a quantum fluid, thereby bringing novel insights into the propagation of matter and information in the quantum realm.
Si l'eau pouvait s'écouler sans frottement, une pierre jetée créerait des ondulations éternelles, et l'eau d'une rivière ne s'arrêterait jamais.