Les physiciens créent un collisionneur de quasi-particules
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Les physiciens ont tous un point commun : Ils adorent percuter les objets entre eux. Et cette tradition ancestrale vient de s’étendre aux quasi-particules, qui se comportent comme des quasi-particules, mais qui ne sont pas des particules.
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Les quasi-particules sont formées à partir de groupes de particules dans un matériau solide qui se comporte collectivement comme une particule unifiée. Le premier collisionneur de quasi-particules permet aux scientifiques d’analyser le comportement de pseudos-particules. C’est un outil qui permettra aux chercheurs d’améliorer les matériaux pour les panneaux solaires et les appareils électroniques. La collision des particules nous a appris beaucoup de choses selon Peter Hommelhoff, physicien à l’université d’Erlangen-Nuremberg en Allemagne. Et la collision de quasi-particules est vraiment intéressante et c’est un nouveau domaine tout à fait fantastique.
C’est un défi de contrôler le flux de ces pseudos-particules. Elles ont une durée de vie très courte et vous ne pouvez pas les sortir de leur habitat selon Ruper Hubert, physicien à l’université de Regensburg en Allemagne et un co-auteur de l’étude. Mais les quasi-particules sont utiles aux physiciens pour comprendre l’interaction d’une grande quantité de particules avec un solide. Une quasi-particule, connue comme un trou, est le résultat d’un électron manquant qui produit un vide dans une mer d’électrons. Le trou qui bouge autour du matériau se comporte comme une particule chargée positivement. Et le mouvement est le résultat de nombreux électrons qui se bousculent.
Le nouveau collisionneur de quasi-particules fonctionne en créant des trous dans des électrons. En utilisant une courte pulsion de lumière, les chercheurs ont créé des paires d’électrons et de trous dans un matériau appelé diselenite de tungstène. Ensuite, en utilisant une pulsion de lumière infrarouge afin de produire un champ électrique en oscillation, les chercheurs ont déchiré les trous et les électrons et ils les ont fait percuter de nouveau à des milliers de kilomètres par seconde pendant un intervalle de 10 millionième d’un milliardième de seconde.
Le résultat est une empreinte laissée par la lumière après la collision ce qui permet aux chercheurs d’étudier les propriétés de la collision. Par exemple, quand les trous se rassemblent avec les électrons, ils peuvent s’associer dans un état atomique connu comme un exciton. Les chercheurs ont utilisé leur collisionneur pour estimer l’énergie de liaison de l’exciton comme une mesure de l’effort nécessaire pour séparer la paire.
Le collisionneur sera utilisé pour comprendre le comportement des quasi-particules dans les matériaux, comment elles se déplacent, interagissent et se percutent. Les chercheurs espèrent aussi étudier les quasi-particules dans d’autres matériaux tels que le graphène. Le graphène pourrait être utilisé pour créer une forme d’électronique ultra-flexible et fine parmi d’autres applications. Le graphène possède des propriétés très inhabituelles, notamment par ses électrons qui semblent se comporter comme des quasi-particules. Contrairement aux électrons classiques, ils se comportent comme s’ils étaient sans masse.
Source : Revue Nature (Lien vers le papier complet via Sci-Hub)
