Science

Des chercheurs parviennent à filmer la fluctuation d’un cristal temporel

Pour la toute première fois, les scientifiques ont pu capturer en vidéo l’oscillation d’un cristal temporel. Un exploit qui aide à mieux comprendre le fonctionnement de cette structure composée d'un groupe de particules capable de se déplacer et retourner périodiquement à leur état d'origine.

Un cristal est par définition un solide dont les constituants sont disposés de façon régulière dans une structure particulière. Si on observe la disposition au microscope, on découvre un atome ou une molécule aux mêmes intervalles. Le cristal temporel possède aussi une propriété physique similaire.

Toutefois, au lieu d’exister uniquement dans l’espace, la structure récurrente se produit également dans le temps. Les cristaux temporels sont donc en quelque sorte la progression spatio-temporelle des cristaux. Cette particularité a été théorisée pour la première fois par le physicien Frank Wilczek en 2012. Depuis, les scientifiques travaillent sur la recherche de matériaux possédant une telle propriété.

Des observations sur un microscope à rayons X à balayage

C’est le cas d’un groupe de recherche international germano-polonais qui affirme avoir réussi à créer un cristal temporel d’un micromètre. Constitué de magnons à température ambiante — des quasiparticules composées d’électrons excités collectivement qui tournent selon un schéma bien défini — celui-ci a fait l’objet d’une observation sur un microscope à rayons X à balayage.

À noter que le microscope en question est celui de l’installation dernier cri de rayonnement synchrotron du centre HZB (Helmholtz Zentrum Berlin) en Allemagne. Grâce à cet équipement, les experts ont pu filmer la structure de magnétisation périodique récurrente dans le cristal.

Plus robustes et plus répandus qu’on ne le pensait

Publié dans la revue Physical Review Letters, le travail de recherche a été mené conjointement par des chercheurs de l’Institut Max-Planck pour les systèmes intelligents, en Allemagne, de l’Université Adam Mickiewicz (Pologne) et de l’Académie polonaise des sciences de Poznan.

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« Nous avons réussi à montrer que ces cristaux temporels sont beaucoup plus robustes et plus répandus qu’on ne le pensait », a déclaré le physicien Pawel Gruszecki de l’université Adam Mickiewicz pour expliquer l’importance et le caractère inédit de leur travail. En effet, personne n’avait réussi auparavant à observer le comportement des cristaux temporels.

De nombreuses applications potentielles

Dans le cadre de l’expérience, l’équipe a placé une bande de matériau magnétique sur une antenne microscopique. La minuscule structure a ensuite reçu une charge électrique, plus précisément un courant de radiofréquence. Cela a créé un champ magnétique oscillant. Les ondes se sont déplacées de gauche à droite, se condensant spontanément sur la bande en un motif récurrent dans l’espace et le temps. Le motif, qui disparaît et réapparaît de lui-même, serait un effet quantique.

« Notre cristal s’est condensé à température ambiante et il pouvait interagir avec des particules — contrairement à ce qui se passe dans un système isolé (…) Cela pourrait donner lieu à de nombreuses applications potentielles », a ajouté Pawel. Les chercheurs suggèrent notamment des possibilités d’utilisation dans le domaine de la communication, de l’imagerie et de la technologie des radars.

Marc Odilon

Tout ce qui touche de près ou de loin à l'High-tech me fascine !

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