L’équipe Hélium sur réseau du LCF a récemment publié un article dans Nature.
- Maxime ALLEMAND
- Géraud DUPUY
- Paul PAQUIEZ
- Nicolas DUPUIS
- Adam RANCON
- Tommaso ROSCILDE
- Thomas CHALOPIN
- David CLEMENT
Les transitions de phase du second ordre se caractérisent par une mise à l’échelle critique et l’universalité. Le comportement singulier des grandeurs thermodynamiques au niveau de la transition, en particulier, est déterminé par les exposants critiques de la classe d’universalité de la transition. Cependant, les propriétés critiques sont également caractérisées par la distribution de probabilité du paramètre d’ordre au cours de la transition, dans laquelle on s’attend à observer des statistiques non gaussiennes, mais qui reste largement inexplorée.
Dans cet article, en utilisant une détection résolue au niveau d’un atome unique dans l’espace des impulsions, nous mesurons la distribution de probabilité complète de l’amplitude du paramètre d’ordre au cours d’une transition de phase continue dans un gaz de Bose en réseau interactif. Nous constatons que les fluctuations sont décrites par un potentiel effectif — reconstitué à partir de la distribution de probabilité mesurée par analogie avec la théorie de Landau — présentant un minimum non trivial dans la phase superfluide (ordonnée), qui s’annule au point de transition. De plus, nous observons des statistiques non gaussiennes du paramètre d’ordre à proximité de la transition, caractérisées par des cumulants d’ordre élevé non nuls subissant des changements de signe brusques. Nous montrons numériquement que ces changements de signe des cumulants obéissent à une mise à l’échelle critique dans les systèmes homogènes, et que leur comportement expérimental n’est pas reproduit par les modèles classiques, alors qu’il est repris par un modèle quantique à basse température. Nos résultats soulignent le rôle crucial des statistiques du paramètre d’ordre dans l’étude des phénomènes critiques et de l’universalité.