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Les physiciens assistent à la naissance bizarre d’un «  quasi-article  »

Physiciens explorer le monde quantique regarda la naissance d’une quasiparticule, mettant en lumière le comportement étrange de ces étranges «fausses particules».

Les quasi-particules sont une entité énigmatique dans le monde de la physique depuis leur introduction en tant que concept dans les années 1930. Ce sont d’étranges perturbations dans les systèmes physiques qui ne sont pas des particules, mais qui se comportent plutôt comme des particules. Dans une nouvelle étude, les physiciens ont pu observer la naissance d’un type étrange de quasi-particules, ce qui leur a permis d’explorer le comportement de ces étranges systèmes physiques.

« Les quasi-particules sont extrêmement intéressantes, car elles peuvent être constituées d’innombrables particules et de leurs excitations », a déclaré Magnus G. Skou, physicien à l’Université d’Aarhus au Danemark qui a travaillé sur cette étude, a dit à Phys.org.

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Dans cette nouvelle étude, l’équipe a essentiellement créé des quasi-particules. Pour ce faire, ils ont utilisé un gaz d’atomes ultra-froid. Les chercheurs ont préparé un « état de superposition cohérent » d’atomes – des atomes existant dans deux états en même temps – dans un condensat de Bose-Einstein, qui est un groupe d’atomes refroidis à un zéro presque absolu qui s’agglutinent, agissant comme un atome. En utilisant un rayonnement radio-fréquence ultrarapide, ils ont créé des impuretés dans les atomes, leur permettant d’étudier les impuretés quantiques.

« Nos expériences ont été réalisées en utilisant un milieu d’atomes refroidi à une température étonnamment basse d’un milliardième de degré seulement au-dessus du zéro absolu, ce qui est bien en dessous de la température de l’espace extra-atmosphérique », a déclaré Skou.

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Ils ont regardé ces quantum superpositions et les a finalement vues évoluer en un certain type de quasi-particules connu sous le nom de quasiparticule polaronique, qui est un mash-up transitoire d’électrons et d’atomes qui n’existe que pendant des trillionièmes de seconde. Ces types de quasi-particules peuvent permettre aux scientifiques d’étudier comment les électrons et les atomes interagissent dans un matériau solide.

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La quasiparticule polaronique, ou polaron, qu’ils ont regardée devenir, était une variété particulière connue sous le nom de polaron de Bose. Les polarons de Bose sont des quasi-particules constituées de certains types d’atomes immergés dans un condensat de Bose-Einstein. Cette étude a marqué la première fois que des chercheurs ont observé directement la «naissance» d’un polaron de Bose, car ces observations sont difficiles à faire car ces processus se produisent si rapidement.

En observant la naissance de ces quasiparticules et en étudiant leurs impuretés quantiques, « nous avons constaté que les impuretés commençaient à interagir dynamiquement avec les atomes du milieu, et nous avons mesuré cette évolution », a déclaré Skou.

« Notre étude est un grand pas en avant dans la compréhension des polarons de Bose, de leur dynamique de non-équilibre et de la façon dont ils se forment », a déclaré Skou. « Ces phénomènes quantiques sont extrêmement fascinants en eux-mêmes, mais ils sont en outre supposés être des éléments clés dans des technologies exotiques telles que les semi-conducteurs organiques et les supraconducteurs. »

Envoyez un courriel à Chelsea Gohd à [email protected]45Secondes.fr ou suivez-la sur Twitter @chelsea_gohd. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.

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