Avant de parler de quadruplets d’électrons, il faut comprendre la notion d’état de la matière: ce concept de la science physique désigne toutes les formes que prennent les substances dans la nature. La littérature scientifique en présente quatre comme ordinaire : gaz, liquide, solide et plasma; la transition entre ces états s’effectue selon des conditions de température et de pression. Par ailleurs, il existe d’autres états plus ou moins connus, mais ceux-ci sont considérés comme exotiques en raison de la difficulté de leur formation dans la nature. Notons aussi que la transition entre ces états de la matière exotiques n’est possible qu’avec certains matériaux: le condensat de Bose-Einstein en est un exemple concret.
La notion de quadruplets d’électrons
Les quadruplets d’électrons peuvent amener à des états exotiques de la matière. Il y a près de 20 ans, des physiciens ont théorisé l’existence de ce type de phénomène. Sa compréhension est en relation avec la notion de supraconductivité. La paire de Cooper est un principe assez connu de la physique de la matière condensée: elle désigne les électrons qui forment une paire à la suite d’une baisse de température. Le physicien américain Leon Cooper détaille dans ses écrits un phénomène spécifique à la base de la liaison des électrons; celui-ci permet ainsi d’obtenir des supraconducteurs. Rappelons que le retrait du champ magnétique et une résistance électrique nulle régissent la supraconductivité. Contrairement à la paire de Cooper, les quadruplets d’électrons s’appuient sur une combinaison quadruple d’électrons.
Un phénomène complexe
Dans un aspect purement technique, il s’agit du quadruplement fermionique; le terme s’utilise afin de mettre en évidence le type de particules concernées, et l’appellation souligne aussi la manière dont les particules interagissent les unes avec les autres. Le quadruplement des électrons n’est pas un phénomène simple et courant, sa réalisation s’effectue dans des conditions très précises. Dans un premier temps, il faut un blocage du processus d’appariement. Dans un second temps, le blocage doit être réalisé dans des conditions supraconductrices normales. Pour parler de quadruplets d’électrons, il faut ainsi que les particules se déplacent et s’apparient en l’absence de toute résistance. Les paramètres favorables au processus sont difficilement réalisables, cela a amené les physiciens à penser que le quadruplement des électrons était simplement une spéculation. Rappelons que son cadre théorique date de l’année 2004. Egor Babaev de l’École royale polytechnique de Stockholm, en Suède, fut le premier à théoriser le nouvel état de la matière à la suite de quadruplets d’électrons. Le physicien théoricien revient ainsi cette année en signant un papier publié dans la revue Nature Physics sur les premières observations expérimentales.
Un nouvel état de la matière avec l’inversion du temps
Babaev et son équipe ont mené des tests sur le Ba1−xKxFe2As2. Notons que ce dernier est un matériau supraconducteur à base de fer. Il a subi plusieurs expérimentations à des températures différentes, l’objectif des chercheurs étant d’observer la résistance électrique et les autres propriétés du matériau. Les physiciens de l’université suédoise ont noté une rupture de la symétrie par renversement du temps; celle-ci est une notion chère à la physique des particules. L’inversion du temps permet de vérifier le caractère invariable des résultats d’une équation ou d’une formule: les calculs se font en fonction du recul du temps, et non de son avancée. Les scientifiques se servent de la méthode pour s’assurer de la validité des lois fondamentales de la physique. Ainsi, les supraconducteurs conservent leur état même dans le cas d’un renversement du temps, mais cela n’a pas été le cas avec le matériau testé par l’équipe de Babaev.
Un nouvel état de la matière
Les quadruplés d’électrons offrent un nouvel état de la matière. Les mesures enregistrées ont montré un modèle différent de la supraconductivité. Elles ont mis en évidence un ordre à longue distance. Celui-ci ne se réalisait plus entre des paires d’électrons. Au lieu de cela, le processus se déroulait entre les paires de paires. Il s’agit d’un quadruplement fermionique, écrit Babaev dans son article.
La nouvelle recherche suédoise est une avancée majeure pour la physique. Elle vient confirmer des études antérieures qui suggéraient l’instabilité de supraconducteurs face au renversement du temps. Le condensat à quatre fermions n’est donc plus une spéculation, et ce nouveau constat pousse les physiciens à remettre en question la rareté des états exotiques de la matière: ceux-ci pourraient être plus courants qu’on ne le pensait. La recherche de Babaev ouvre de nouvelles portes d’étude pour la science physique. Néanmoins, des travaux supplémentaires restent indispensables pour mieux comprendre le processus.
Avec la théorie de la relativité on peut en voyageant très vite ou passer près de puits de gravité gagner du temps par rapport à d’autres personnes ne voyageant pas, qui ont vieillis plus vite.
Qu’est ce que l’inversion du temps sachant qu’on ne peut retourner dans le passé ?