Visualisation de la dynamique des électrons sur l’hélium liquide —

La recherche, publiée dans Examen physique Ba permis pour la première fois de visualiser le mouvement des électrons sur l’hélium liquide.

Les expériences, menées à Riken, au Japon, par Kostyantyn Nasyedkin (maintenant au Oak Ridge National Laboratory, USA) dans le laboratoire de Kimitoshi Kono (maintenant à Taiwan à l’Université Yang Ming Chiao Tung) détecté des oscillations inhabituelles dont les fréquences variaient dans le temps. Bien qu’il ne soit pas clair comment les électrons se déplaçaient dans l’obscurité et le froid extrême au fond du cryostat, il était évident que les variations temporelles ressemblaient beaucoup à celles observées dans les systèmes vivants.

Le professeur Kono a déclaré : « À très basse température, la surface de l’hélium liquide est un endroit exceptionnellement glissant. Des choses intéressantes s’y produisent, et c’est important en raison du potentiel de l’informatique quantique utilisant des électrons à la surface de l’hélium.

“De tels électrons se déplacent très facilement car, avec une surface glissante en dessous et un vide au-dessus, rien ne les ralentit.”

Les données de Riken ont été analysées à l’Université de Lancaster à l’aide de méthodes développées par le professeur Aneta Stefanovska et son groupe, principalement pour des applications biologiques. Hala Siddiq, étudiante au doctorat à Lancaster (maintenant à l’Université de Jazan, en Arabie saoudite), a appliqué ces méthodes. Elle et son superviseur principal, le professeur Stefanovska, ont interprété les résultats en collaboration avec l’équipe de Riken et les experts de Lancaster en physique des basses températures, Dmitry Zmeev, Yuri Pashkin et Peter McClintock.

Les travaux ont permis de visualiser le mouvement des électrons, montrant comment ils glissent selon des schémas de mouvement en partie circulaires et en partie radiaux dans le vide au-dessus de la surface du liquide. Une complication supplémentaire révélée par l’analyse de Siddiq est que la surface elle-même se déplace doucement dans un mouvement vertical de haut en bas. De plus, ses résultats indiquent une combinaison de dynamique quantique et classique.

Le professeur Stefanovska a déclaré: “L’appréciation de ces caractéristiques sera importante pour les applications pratiques dans de vastes domaines de la physique, des sciences de la vie et même de la sociologie. À savoir, elles fournissent un exemple paradigmatique pour la physique des systèmes non isolés et pour les mathématiques des non- systèmes autonomes. De plus, le modèle expérimental peut être utilisé pour étudier les propriétés des systèmes vivants, et des systèmes techniques ou sociétaux similaires, de manière très contrôlée.