États quantiques du neutron
États quantiques du neutron dans un potentiel gravitationnel
L'existence d'états quantiques de la matière dans le champ gravitationnel a été démontrée pour la toute première fois à l'ILL, grâce à une série d'expériences pionnières [1-3] menées avec des neutrons ultrafroids (UCN).
L'animation illustre le principe de l'expérience. Celle-ci exploitait des neutrons ultrafroids (UCN) rebondissant sur la surface d'un miroir, sélectionnés de façon à présenter une vitesse verticale extrêmement faible. Les neutrons sont confinés dans un puits où s'exercent deux forces opposées : la gravité, force attractive (les neutrons retombent sur la surface du miroir), et la répulsion exercée par la surface du miroir (les UCN ne peuvent pénétrer la matière).
Cette expérience a démontré que, dans de telles conditions spécifiques, les niveaux d'énergie sont nettement séparés, les états quantiques du neutron présentant des tailles macroscopiques (environ 10 µm).
Le spectromètre gravitationnel GRANIT constitue le projet de suite, fondé sur un spectromètre gravitationnel UCN de seconde génération, doté d'une résolution en énergie ultra-haute.
Animation
©2018 Institut Laue-Langevin (A. Filhol) et Francis Gorgé. Conseiller scientifique : Valery Nesvizhevsky.
Le film d'introduction est extrait de l'application gratuite Neutrons4Science. Neutrons4Science.
Références
1- V.V.Nesvizhevsky, H.G.Börner, A.K.Petukhov, H.Abele, S.Baeβler, F.J.Rueβ, Th.Stöferle, A.Westphal, A.M.Gagarsky, G.A.Petrov, and A.V.Strelkov (2002). "Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field." Nature 415: 297-299. Doi:10.1038/415297a
2- V.V.Nesvizhevsky, H.G.Börner, A.M.Gagarski, A.K.Petukhov, G.A.Petrov, H.Abele, S.Baeßler, G.Divkovic, F.J.Rueß, T.Stöferle, A.Westphal, A.V.Strelkov, K.V.Protasov, A.Yu.Voronin (2003). "Measurement of quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field." (2003) Physical Review D 67: 102002(1-9). Doi:10.1103/PhysRevD.67.102002
3- V.V.Nesvizhevsky, A.K.Petukhov, H.G.Börner, T.A.Baranova, A.M.Gagarski, G.A.Petrov, K.V.Protasov, A.Yu.Voronin, S.Bäßler, H.Abele, A.Westphal, and L.Lucovac (2005). "Study of the neutron quantum states in the gravity field." European Physical Journal C 40(4): 479-491. Doi:10.1140/epjc/s2005-02135-y