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Exotisme de la matière : prédiction physique confirmée !

Publié le 7 mai 2019 Mis à jour le 21 mai 2019

Une loi physique établie théoriquement en 2017 vient d’être confirmée dans la pratique par deux publications scientifiques.

Lorsque l’on secoue un système physique, celui-ci va généralement chauffer car il absorbe l’énergie qui lui est donnée. Lorsque la secousse est circulaire, l’énergie absorbée va cependant dépendre de l’orientation de la perturbation. En 2017, Nathan Goldman (Physique des Systèmes Complexes et Mécanique Statistique, Faculté des Sciences), Peter Zoller (Innsbruck) et leurs collègues avaient démontré que ce phénomène particulier pouvait être quantifié. Une avancée intéressante pour comprendre les systèmes quantiques formant une "phase topologique", un état exotique de la matière : selon cette prédiction théorique, la quantification de l’énergie absorbée est directement liée à la topologie.

Dans une étude parue en février dernier dans Nature Physics, Nathan Goldman et son équipe sont passé de la théorie à la pratique, en compagnie d’un groupe expérimental de Hambourg. Les chercheurs ont réalisé une phase topologique en manipulant un gaz d’atomes ultrafroids avec des lasers. Ils ont ensuite étudié les propriétés de chauffage de ce système sous l’effet d’une secousse circulaire du gaz. Les mesures qui en découlent  permettent de valider la loi de quantification prédite en 2017. Ces résultats suggèrent également que les mesures de chauffage constituent une sonde efficace et universelle pour les phases exotiques de la matière.

Dans une nouvelle publication dans Physical Review Letters fin avril, Nathan Goldman et Cécile Repellin (MIT) ont ensuite démontré que ces méthodes peuvent être généralisées en vue de détecter des états fortement corrélés aux propriétés surprenantes.

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