Publié le 29 juin 2020
– Mis à jour le 30 juin 2020
Des chercheurs de la Faculté des Sciences participent à la réalisation d’une nouvelle phase de la matière. Ils vont pouvoir à présent étudier les propriétés de cet état exotique. Et cela pourrait ouvrir la voie à des technologies nouvelles.
Dans la vie courante, nous rencontrons la matière sous forme solide, liquide, gazeuse ou plasma. Mais de nouvelles phases sont continuellement découvertes dans des systèmes physiques différents, généralement soumis à des environnements extrêmes (très basses ou très hautes températures, forte pression ou densité,… ou en présence d’un champ électromagnétique intense).
Récemment, il a été suggéré que de nouvelles phases peuvent apparaître en secouant périodiquement un système; ceci peut être réalisé en confinant un gaz d’atomes ultrafroids dans une certaine région, et en secouant le potentiel de confinement (schématiquement, ceci correspondrait à mettre des atomes dans une boîte et à secouer celle-ci de façon périodique). Les nouvelles phases attendues sont alors caractérisées par un nombre mathématique (un « invariant topologique » ) qui prend des valeurs entières, W = (0, +1, -1, … ) selon la phase générée.
Une étude publiée dans Nature Physics, co-rédigée par des chercheurs de l’ULB, décrit la première réalisation expérimentale de telles phases dans un système d’atomes ultrafroids secoués. Les auteurs démontrent que ces phases exotiques ont été générées en mesurant précisément les valeurs de l’invariant topologique W.
A présent, les chercheurs vont pouvoir explorer toute une série de propriétés uniques de cet état de la matière, notamment des propriétés de conduction. Mais surtout, cela constitue une première étape pour réaliser des phases encore plus complexes et intéressantes : des phases où des propriétés quantiques nouvelles pourraient émerger. Cela ouvrirait la voie à de nouvelles questions, et potentiellement, à des technologies nouvelles.
L’expérience a été réalisée dans le groupe de Monika Aidelsburger et Immanuel Bloch (Munich Center for Quantum Science), en collaboration avec des théoriciens de l’ULB : Marco Di Liberto et Nathan Goldman, du CENOLI, Faculté des Sciences et des théoriciens de Cambridge et Berlin.
