Des physiciens italiens ont réalisé une percée scientifique remarquable. En effet, ils sont parvenus pour la toute première fois à convertir la lumière en « supersolide », une matière qui combine les propriétés d’un solide et d’un fluide grâce à ses propriétés quantiques. Une prouesse qui annonce de belles réalisations futures dans le domaine technologique.
Quand l’insaisissable devient un matériau tangible presque banal. Grâce aux travaux d’une équipe de chercheurs du Conseil national de la recherche italien (CNR) publiés dans la revue Nature le 5 mars dernier, arriver à une telle prouesse est désormais possible.
Selon les travaux de ces physiciens, la lumière a pu être transformée avec succès en « supersolide », un matériau unique combinant les propriétés d’un fluide et d’un solide. « Nous avons en fait transformé la lumière en un solide. C’est assez génial », a synthétisé Dimitrios Trypogeorgos, auteur principal de l’étude, cité par NewScientist. « Nous sommes vraiment au début de quelque chose de nouveau », ajoute-t-il.
Des caractéristiques dignes de la science-fiction
Pour faire court, un supersolide possède une structure cristalline ordonnée, comme un solide, mais il peut également avoir une capacité à s’écouler sans résistance, comme un fluide, c’est-à-dire avec zéro viscosité. « Remuez un café superfluide et celui-ci tournera pour toujours », résumait en 2017 Wolfgang Ketterle, professeur de physique au MIT et prix Nobel de physique en 2001, cité par Futura.
Bien que cela puisse paraître contradictoire, les lois de la physique quantique – qui étudient les phénomènes à l’échelle des particules subatomiques – admettent que la matière puisse se comporter à la fois comme un fluide et comme un solide. Mais ils faut des conditions très spéciales pour parvenir à une telle chose.
Jusqu’à aujourd’hui, les supersolides n’ont été créés qu’au cours d’expériences basées sur les atomes refroidis à des températures extrêmement basses. C’est en effet dans des conditions proches du zéro absolu (-273,15 °C) que les phénomènes quantiques apparaissent.
Un progrès technologique fabuleux
Toutefois, les scientifiques du CNR ont tenté une approche différente pour transformer la lumière en supersolide. Pour parvenir à ce résultat tant espéré, les chercheurs ont utilisé un semi-conducteur particulier composé d’arséniure d’aluminium et de gallium. Ils ont dirigé un laser sur ce matériau, spécialement conçu avec des crêtes étroites.
Cette interaction a permis la formation de quasiparticules appelées polaritons, issues de la fusion entre les photons (les particules de lumière) et les excitations électroniques du semi-conducteur, rapporte ScientPost. C’est cette combinaison unique de lumière et de matière qui a donné naissance à un nouvel état quantique.
Le grand défi pour les physiciens a été de mesurer ensuite avec suffisamment de précision les propriétés de cette lumière pour prouver qu’elle se présentait bien dans un état supersolide. Ces derniers souhaitent désormais poursuivre leurs recherches sur ce supersolide fabriqué à base de lumière.
Selon les chercheurs, les supersolides à base de photons seraient bien plus faciles à manipuler que ceux obtenus à partir d’atomes ultra-froids qui nécessitent des conditions extrêmes de contrôle. Grâce à ces recherches, des progrès dans des technologies quantiques sont à prévoir, comme les ordinateurs quantiques, les capteurs ou les communications quantiques.
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