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Rupture: nouvel état de la matière détecté

Rupture: nouvel état de la matière détecté

[Source de l'image: Université de Cambridge]

Selon le site Web de l'Université de Cambridge, un état de matière entièrement nouveau a été détecté dans un matériau bidimensionnel. L'état est connu sous le nom de liquide de spin quantique et il provoque la rupture des électrons en morceaux. Ce nouvel état de la matière est mystérieux car on pensait auparavant que les électrons étaient des éléments constitutifs indivisibles de la nature. Ce nouvel état était prédit il y a quarante ans mais n'avait pas été observé jusqu'à présent. On pensait que les liquides de spin quantique se cachaient dans certains matériaux magnétiques, mais ils n'avaient encore jamais été vus dans la nature par les chercheurs. L'équipe de chercheurs qui a fait la découverte a mesuré les premiers indicateurs de ces particules, appelés fermions de Majorana, dans un matériau de type graphène.

"Leurs résultats expérimentaux ont été mis en correspondance avec l'un des principaux modèles théoriques d'un liquide de spin quantique, connu sous le nom de modèle Kitaev. Les résultats sont rapportés dans la revue Matériaux de la nature. L'observation de l'une de leurs propriétés les plus intrigantes - la division des électrons ou le fractionnement - dans des matériaux réels est une percée. Les fermions de Majorana qui en résultent peuvent être utilisés comme éléments constitutifs des ordinateurs quantiques, ce qui serait beaucoup plus rapide que les ordinateurs conventionnels et serait capable d'effectuer des calculs qui ne pourraient être effectués autrement. "- Université de Cambridge

Les co-auteurs de Knolle et Kovrizhin, dirigés par le Dr Arnab Banerjee et le Dr Stephen Nagler du Oak Ridge National Laboratory aux États-Unis, étaient les chercheurs chargés de mener les expériences qui ont conduit à la découverte de ce nouvel état mystérieux de la matière.

Dans un matériau magnétique normal, les électrons se comportent comme de minuscules barreaux aimants. Lorsque ce matériau est refroidi à basse température, les aimants s'ordonnent pour que tous les pôles magnétiques pointent dans la même direction. Mais dans un matériau contenant un état liquide de spin, même si ce matériau est refroidi à zéro absolu, les minuscules aimants ne s'alignent pas. Au lieu de cela, ils forment une mer amorphe causée par des fluctuations quantiques. Les chercheurs ont utilisé des techniques de diffusion neutronique pour localiser l'existence de ce nouvel état de la matière. Ils ont pu détecter ce nouvel état en observant le motif d'ondulation qui a été créé sur un écran lorsque le matériau était dispersé.

[Source de l'image: Matériaux de la nature]

L'un des co-auteurs de l'article, le Dr Dmitry Kovrizhin, a déclaré qu'avant la réalisation des expériences, il ne savait même pas à quoi ressembleraient les indications d'un état liquide de spin quantique. Mais, comme de nombreux scientifiques, il a fourni le cadre hypothétique d'une telle expérience en posant la question: «Qu'est-ce que j'observerais si je voyais des preuves d'un liquide de spin quantique? Ce type de questionnement hypothétique a été utilisé par son équipe dans le passé et s'est avéré très utile. Kovrizhin a poursuivi en disant: "C'est amusant d'avoir un autre nouvel état quantique que nous n'avons jamais vu auparavant - cela nous offre de nouvelles possibilités pour essayer de nouvelles choses."

Pour vous familiariser avec le fermion de Majorana, regardez la vidéo ci-dessous qui a été créée par des personnes soucieuses de Wikipédia. Cette chaîne YouTube, appelée WikiAudio, est la version audio de Wikipedia, et est créée dans le but d'aider les personnes malvoyantes à accéder aux avantages de Wikipédia via audio:

Leah Stephens est écrivaine, artiste, expérimentatrice et fondatrice d'Into The Raw. Suivez-la sur Twitter ou Medium.

Écrit par Leah Stephens


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