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Elaborer une relaxation rapide pour un micro-système

Publication du laboratoire de Physique
Publié le : 2 novembre 2016
Publi-Ciliberto.jpg C'est grâce au système de piège optique 3D très performant, construit au Laboratoire de Physique de l’ENS de Lyon, que ces recherches ont pu être menées à bien. Photo DR

Des physiciens viennent de proposer un nouveau protocole pour changer l’état d’un système mécanique sans qu’il ne s’échauffe. Ce protocole s’avère bien plus rapide que la limite imposée par la relaxation thermique. En l’appliquant au contrôle d’une microparticule piégée par des pinces optiques, ils ont démontré une accélération d’un facteur 100. Ce travail est publié dans la revue Nature Physics.

Agir vite et attendre ou agir lentement : c’est bien souvent le seul choix de qui veut changer l’état thermodynamique d’un système sans en changer la température. L’archétype de cette situation est la compression d’un gaz : s’il est comprimé rapidement, il s’échauffe et il faut attendre pour que sa température redescende à sa valeur initiale, et si l’on souhaite qu’il ne s’échauffe pas, il faut procéder lentement (le système est en contact avec un thermostat).

Des physiciens du Laboratoire de Physique de l'ENS de Lyon (Univ. Lyon 1/ENS Lyon/CNRS), du Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques (LPTMS, CNRS/Univ. Paris-Sud et Univ. Paris-Saclay) et du Laboratoire collisions, cgrégats, réactivité (LCAR, CNRS/Univ. Toulouse 3) viennent de démonter qu’une alternative est possible. Le protocole qu’ils proposent permet d’effectuer une transformation rapide qui amène le système à la fois dans l’état thermodynamique souhaité tout en assurant une température finale égale à la température initiale.

Ce résultat a été possible grâce à une collaboration étroite entre les théoriciens et les expérimentateurs des trois laboratoires, et à la qualité du système de piège optique 3D construit au Laboratoire de Physique de l’ENS Lyon. Le principe est d’effectuer une première transformation qui « dépasse » l’état souhaité, pour y revenir dans un second temps en suivant une dynamique très précise (protocole nommé ESE). In fine, les limites ultimes n’ont plus trait aux échanges thermiques, mais relèvent uniquement de la précision de la modélisation du système physique et des capacités expérimentales de modulation rapide des paramètres de contrôle.

Plus d'information sur le site de l'institut de physique du CNRS

Thématique :

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Mise à jour le 2 novembre 2016
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