Tourbillons dans le brouillard quantique figé express
Le supersolide est une matière à la fois cristalline et fluide. On le crée à partir d'atomes refroidis à des températures proches du zéro absolu. Dans une nouvelle étude, des physiciens ont obtenu cette substance sous la forme d'un réseau triangulaire de gouttelettes. Chaque gouttelette oscille à son propre rythme. Lorsque les rythmes de gouttelettes voisines divergent légèrement, un tourbillon quantique naît dans les vides entre elles — comme un danseur qui s'engouffre dans une brèche de la ronde. Les divergences lentes engendrent des tourbillons dans les coins, et lorsque les rythmes s'accélèrent et se synchronisent, les tourbillons se mettent en mouvement ordonné, se heurtant et disparaissant. À l'instar d'un pulsar et de ses impulsions régulières, le rythme des phases dicte l'apparition des tourbillons. Étonnamment, trois gouttelettes suffisent — c'est l'ensemble minimal pour cette danse quantique. L'effet, prédit par Landau pour les superfluides, trouve ici une nouvelle vie. À terme, un tel contrôle du rythme pourrait ouvrir la voie à la manipulation des systèmes quantiques.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2606.07266
We investigate vortex nucleation and transport in a rotating dipolar supersolid arranged in a triangular droplet lattice, exploiting its description as an array of weakly linked condensates. By considering both Josephson and macroscopic self-trapping dynamics, we show that local phase differences between droplets provide a compact and highly predictive framework to explore a wide range of vortex behaviors. In particular, Josephson oscillations can be devised to induce vortex nucleation and motion near the vertices of the low-density hexagonal lattice (between droplets), while self-trapping dynamics induce running phases that enable directed vortex transport, which may be accompanied by vortex-antivortex pair creation and annihilation over finite time scales. Comparison with simulations based on the extended Gross-Pitaevskii equation demonstrates that a three-droplet description is essential to capture vortex motion near hexagon vertices. Together, Josephson and self-trapping dynamics provide a tunable protocol to trigger and track vortex nucleation, transport, and vortex-antivortex pair annihilation, revealing the microscopic topological mechanisms underlying phase slips in rotating dipolar supersolids.
Ce n'est qu'en 2017 que l'état supersolide a été obtenu en laboratoire à partir d'atomes de dysprosium — auparavant, il n'était considéré que comme une curiosité théorique.
La naissance de tourbillons à partir du vide évoque les navigations plissées de « Dune », mais ici c'est une réalité de laboratoire.