L’invention d’un nouveau matériau en forme de cristal constitué de particules subatomiques

C’est une découverte qui pourrait améliorer, voire changer notre compréhension de la matière. Des scientifiques de l’Université de Californie à Santa Barbara, aux États-Unis, ont affirmé avoir trouvé un nouvel état unique de la matière. Effectivement, une telle avancée est importante dans la mesure où cela peut aider à développer de nouvelles technologies. Pour nous permettre de mieux comprendre les enjeux de leur trouvaille, les chercheurs ont publié une étude dans la revue Science. Selon leurs explications, le nouveau matériau prend la forme d’un cristal constitué de particules subatomiques. Il a été baptisé « isolant corrélé bosonique ».

Exploiter l’interaction entre les bosons

Il faut savoir que dans le domaine quantique, les particules se divisent en deux catégories : les fermions et les bosons. La principale différence entre ces deux éléments réside dans la manière dont ils interagissent entre eux. Les bosons peuvent également partager le même état quantique, ce qui n’est pas le cas des fermions. Autrement dit, deux fermions identiques ne peuvent pas se trouver au même endroit au même moment. « Habituellement, les gens consacrent la plupart de leurs efforts à comprendre ce qui se passe lorsque vous mettez plusieurs fermions ensemble (…) Notre travail consistait essentiellement à créer un nouveau matériau à partir de bosons en interaction », a expliqué le physicien Chenhao Jin, un des auteurs de l’étude.

Un motif moiré

Il existe néanmoins un cas où deux fermions peuvent se transformer en boson. Lorsque des particules fermioniques s’attirent en raison d’une polarité différente, elles peuvent former une quasi-particule de boson connue sous le nom d’exciton. Pour observer l’interaction entre les excitons, les chercheurs ont placé une couche de disulfure de tungstène sur couche similaire de diséléniure de tungstène. Les deux couches n’étaient pas parfaitement alignées, de sorte à créer un motif moiré. Ensuite, ils ont fait passer à travers celles-ci un puissant faisceau de lumière.

Un matériau exotique agissant comme un isolant

Grâce à cette technique appelée « spectroscopie pompe-sonde », l’équipe a pu observer le comportement des excitons. Ils ont notamment constaté qu’à une certaine densité, ces derniers restaient figés sous l’effet de fortes interactions. Cela a entrainé un basculement vers un état cristallin qui a permis au nouveau matériau de naître. Il convient de souligner que ledit matériau se comportait essentiellement comme un isolant. Autrement dit, il n’est pas utilisable en l’état. Néanmoins, les chercheurs espèrent que leur étude permettra d’établir une plateforme pour analyser et créer des matériaux bosoniques qui pourraient améliorer nos technologies et nous aider à mieux comprendre l’Univers.