Des physiciens découvrent une méthode pour émuler l’électrodynamique quantique non linéaire en laboratoire


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  • Sur grand écran, dans les jeux vidéo et dans notre imaginaire, les sabres laser flamboient et s’accrochent lorsqu’ils s’entrechoquent. En réalité, comme dans un spectacle de lumière laser, les faisceaux de lumière se traversent, créant des motifs de toile d’araignée. Ce choc, ou interférence, ne se produit que dans la fiction – et dans des endroits avec d’énormes champs magnétiques et électriques, ce qui ne se produit dans la nature qu’à proximité d’objets massifs tels que les étoiles à neutrons. Ici, le fort champ magnétique ou électrique révèle que le vide n’est pas vraiment un vide. Au lieu de cela, ici, lorsque les faisceaux lumineux se croisent, ils se dispersent en arcs-en-ciel.

    Une version faible de cet effet a été observée dans les accélérateurs de particules modernes, mais elle est complètement absente de notre vie quotidienne ou même des environnements de laboratoire normaux.

    Yuli Lyanda-Geller, professeur de physique et d’astronomie au College of Science de l’Université Purdue, en collaboration avec Aydin Keser et Oleg Sushkov de l’Université de New South Wales en Australie, a découvert qu’il est possible de produire cet effet dans une classe de de nouveaux matériaux impliquant le bismuth, ses solutions solides avec de l’antimoine et de l’arséniure de tantale.

    Avec cette connaissance, l’effet peut être étudié, conduisant potentiellement à des capteurs beaucoup plus sensibles ainsi qu’à des supercondensateurs pour le stockage d’énergie qui pourraient être activés et désactivés par un champ magnétique contrôlé.

    « Plus important encore, l’un des mystères quantiques les plus profonds de l’univers peut être testé et étudié dans une petite expérience de laboratoire », a déclaré Lyanda-Geller. « Avec ces matériaux, nous pouvons étudier les effets de l’univers. Nous pouvons étudier ce qui se passe dans les étoiles à neutrons depuis nos laboratoires. »

    Bref résumé des méthodes

    Keser, Lyanda-Geller et Sushkov ont appliqué des méthodes non perturbatives de la théorie quantique des champs utilisées pour décrire les particules à haute énergie et les ont développées pour analyser le comportement des matériaux dits de Dirac, qui sont récemment devenus le centre d’intérêt. Ils ont utilisé l’expansion pour obtenir des résultats qui vont à la fois au-delà des résultats connus à haute énergie et du cadre général de la physique de la matière condensée et des matériaux. Ils ont suggéré diverses configurations expérimentales avec des champs électriques et magnétiques appliqués et ont analysé les meilleurs matériaux qui leur permettraient d’étudier expérimentalement cet effet électrodynamique quantique dans un environnement non accélérateur.

    Ils découvrirent par la suite que leurs résultats expliquaient mieux certains phénomènes magnétiques qui avaient été observés et étudiés dans des expériences antérieures.

    Le financement

    Département américain de l’énergie, Bureau des sciences énergétiques fondamentales ; Division des sciences et de l’ingénierie des matériaux ; et l’Australian Research Council, Center of Excellence in Future Low Energy Electronics Technologies

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université Purdue. Original écrit par Brittany Steff. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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