En plus des états fondamentaux bien connus de la matière - solide, liquide, gazeux et plasma - de nombreux états exotiques apparaissent dans les laboratoires. L'un d'eux, connu sous le nom de "corps super dur", a été confirmé il y a seulement quelques années, et maintenant des chercheurs de l'Université d'Innsbruck l'ont créé sous une nouvelle forme bidimensionnelle.
Un corps super dur n'est pas tout à fait ce qu'il pourrait sembler au premier abord. Essentiellement, ses atomes sont situés dans une structure cristalline rigide, comme dans un solide normal, mais ils peuvent aussi s'écouler avec une viscosité nulle, comme un liquide superfluide. Cela semble paradoxal, mais les scientifiques l'ont considéré théoriquement possible depuis les années 1960 - et en 2017, cela a finalement été confirmé expérimentalement.
Plusieurs groupes de chercheurs ont créé des corps extra-durs en utilisant un autre état de la matière appelé condensat de Bose-Einstein (BEC). Le condensat est constitué d'un nuage d'atomes de gaz à faible densité, refroidi à un niveau proche du zéro absolu, auquel cas il présente d'étranges bizarreries quantiques que l'on ne voit généralement pas à de si grandes échelles. Tous les atomes du BEC existent à chaque point du nuage en même temps - un phénomène appelé délocalisation.
Dans des expériences précédentes, des corps extra-durs ont été créés à une dimension, de sorte que les atomes ne pouvaient circuler que dans une seule direction. Aujourd'hui, les scientifiques d'Innsbruck leur ont donné une toute nouvelle dimension, en les transformant en mouvement sur une ficelle, en mouvement sur une feuille de papier. Ce BEC était constitué d'atomes de dysprosium (une terre rare, métal gris argent), et les interactions magnétiques entre les atomes les ont amenés à se rassembler en gouttelettes, qui s'alignent elles-mêmes.
"On pourrait généralement penser que chaque atome est dans une certaine goutte, sans aucun moyen de se mettre entre eux", explique Matthew Norcia, auteur de l'étude. « Cependant, à l'état superdur, chaque particule est délocalisée sur toutes les gouttes qui existent simultanément dans chaque goutte. Fondamentalement, vous avez un système avec un certain nombre de régions à haute densité (gouttelettes) qui ont les mêmes atomes délocalisés. »
Les scientifiques disent que cette percée pourrait permettre aux physiciens d'explorer une toute nouvelle gamme d'étrangetés quantiques au-delà de la portée d'un corps extra-dur unidimensionnel.
« Par exemple, dans un système superdur bidimensionnel, vous pouvez étudier la formation de tourbillons dans un trou entre plusieurs gouttelettes adjacentes », explique Matthew Norcia. "Les tourbillons décrits théoriquement n'ont pas encore été démontrés, mais ils représentent une conséquence importante de la superfluidité."
L'étude a été publiée dans la revue Nature.
2021-08-22 12:58:01
Auteur: Vitalii Babkin