samedi 5 septembre 2020

SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/WEEK35 /LES ASSEMBLAGES EXCENTRIQUE DES ANYONS !

 

Non : une découverte n’en chasse pas une autre !

 Et en voici la preuve avec ma traduction d’aujourd’hui !

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From SCIENCEX/PHYS ORG of to day

“New evidence that the quantum world is even stranger than we thought

Une nouvelle preuve que le monde quantique est encore plus étrange qu'on ne le pensait

par Steve Tally, Université Purdue

 New evidence that the quantum world is even stranger than we thought

 PHOTO /Des preuves expérimentales des quasi-particules appelées ayons ont été trouvées par une équipe de scientifiques de l'Université Purdue. L'interférence électrique dans l'expérience a créé un modèle que les chercheurs ont appelé un «complot de pyjama»; les sauts dans le motif d'interférence étaient la signature de la présence d'anyons. Crédit: Image de l'Université Purdue / James Nakamura

De nouvelles preuves expérimentales d'un comportement collectif des électrons pour former des «quasi-particules» appelées «anyons» ont été rapportées par une équipe de scientifiques de l'Université Purdue.

 

 

Les anyons présentent  des caractéristiques que l'on ne voit pas dans d'autres particules subatomiques, notamment une charge fractionnaire  et des statistiques fractionnaires et  qui maintiendraient  une  sorte  de «mémoire» de leurs interactions avec d'autres quasi-particules similaires , en induisant des changements de phase de mécanique quantique.

 

L'associé de recherche postdoctoral James Nakamura, avec l'aide des membres du groupe de recherche Shuang Liang et Geoffrey Gardner, a fait cette découverte alors qu'il travaillait dans le laboratoire du professeur Michael Manfra. Manfra est professeur émérite de physique et d'astronomie, titulaire de la chaire Purdue's Bill et Dee O'Brien, professeur de physique et d'astronomie, professeur de génie électrique et informatique et professeur de génie des matériaux. Bien que ce travail puisse éventuellement s'avérer pertinent pour le développement  ultérieur d'un ordinateur quantique, pour l'instant, a déclaré Manfra, il doit rester  considéré comme une étape importante dans la compréhension de la physique des quasiparticules.

 

Un article de recherche sur la découverte a été publié dans Nature Physics de cette semaine.

 

Le physicien théoricien lauréat du prix Nobel Frank Wilczek, professeur de physique au MIT, a donné à ces quasiparticules le nom ironique de "anyon" en raison de leur comportement étrange car contrairement à d'autres types de particules, ils peuvent adopter "n'importe quelle" phase quantique lorsque leur les positions sont échangées.

 

Avant la preuve croissante des anyons en 2020, les physiciens avaient classé les particules du monde connu en deux groupes: les fermions et les bosons. Les électrons sont un exemple de fermions et les photons, qui composent la lumière et les ondes radio, sont des bosons. Une différence caractéristique entre les fermions et les bosons est la façon dont les particules agissent lorsqu'elles sont bouclées ou tressées les unes autour des autres. Les fermions répondent d'une manière directe et les bosons d'une autre manière attendue et directe.

 

Tout le monde réagit comme s'il avait une charge fractionnaire et, plus intéressant encore, crée un changement de phase non trivial en se tressant les uns autour des autres. Cela peut induire chez ces anyons  comme  une sorte de  "mémoire" de  cette interaction.

 

Les "Anyons n'existent  que s’il se produit   une  certaine  forme d'excitations 'électrons entre eus et   dans des circonstances spéciales", a déclaré Manfra. "Mais ils ont ces propriétés manifestement sans problèmes , y compris la charge fractionnaire et les statistiques fractionnaires. Ca parait drôle, parce que  normalement vous pensez," Comment peuvent-ils avoir moins de charge que la charge élémentaire d'un électron? " Mais ils le font. "

Manfra a déclaré que lorsque des bosons ou des fermions sont échangés, ils génèrent un facteur de phase de plus un ou moins un, respectivement.New evidence that the quantum world is even stranger than we thought

Photo Les scientifiques de Purdue ont annoncé de nouvelles preuves expérimentales d'un comportement collectif des électrons pour former des «quasiparticules» appelées «anyons». L'équipe a pu démontrer ce comportement en acheminant les électrons à travers une nanostructure gravée en forme de labyrinthe spécifique dans un dispositif à l'échelle nanométrique appelé interféromètre. Crédit: Image de l'Université Purdue / James Nakamura

«Dans le cas de nos anyons, la phase générée par le tressage était de 2π / 3», dit-il. "C'est différent de ce qui a été vu dans la nature auparavant."

 

Les Anyons affichent ce comportement uniquement en tant que foules collectives d'électrons, où de nombreux électrons se comportent comme un seul dans des conditions très extrêmes et spécifiques, de sorte qu'ils ne sont pas considérés comme isolés  comme ils peuvent l etre dans la nature, a déclaré Nakamura.

 

"Normalement, dans le monde de la physique, nous pensons aux particules fondamentales, telles que les protons et les électrons, et à toutes les choses qui composent le tableau périodique", a-t-il déclaré. "Mais nous devons admettre l'existence de quasiparticules, qui émergent d'une mer d'électrons placés dans certaines conditions extrêmes."

 

Comme ce comportement dépend du nombre de fois que les particules sont tressées ou bouclées les unes autour des autres, elles apparaissent alors  plus robustes dans leurs propriétés que les autres particules quantiques. Cette caractéristique est dite topologique car elle dépend de la géométrie  de a l’arrangement du système et peut éventuellement conduire à des structures d'anion beaucoup plus sophistiquées qui pourraient être utilisées pour construire des ordinateurs quantiques topologiques stables.

 

L'équipe a pu démontrer ce comportement en acheminant les électrons à travers une nanostructure gravée en forme de labyrinthe spécifique faite d'arséniure de gallium et d'arséniure d'aluminium et de gallium. Cet appareil, appelé interféromètre, confinait les électrons à se déplacer dans un chemin bidimensionnel. L'appareil a été refroidi à un centième de degré près du zéro absolu (10 millikelvin) et soumis à un puissant champ magnétique de 9 Tesla. La résistance électrique de l'interféromètre a généré un motif d'interférence que les chercheurs ont appelé un «tracé de pyjama». Les sauts dans le schéma d'interférence révélaient la signature de la présence de anyons.

 

"C'est certainement l'une des choses les plus complexes et les plus compliquées à faire en physique expérimentale", a déclaré Chetan Nayak, physicien théoricien à l'Université de Californie à Santa Barbara à Science News.

 

Nakamura a déclaré que les installations de Purdue ont créé l'environnement pour que cette découverte se produise.

 

«Nous avons toute la technologie pour développer le semi-conducteur à l'arséniure de gallium nécessaire à la réalisation de notre système électronique. Nous avons les installations de nanofabrication dans le centre de nanotechnologie de Birck pour fabriquer l'interféromètre, l'appareil que nous avons utilisé dans nos expériences. Dans le département de physique, nous avons le capacité à mesurer des températures ultra-basses et à créer des champs magnétiques puissants. " Et i a rajouté "Par conséquent , nous avons tous les composants nécessaires qui nous ont permis de faire cette découverte ici à Purdue. C'est une bonne chose de faire de la recherche ici et pourquoi nous avons pu faire ces progrès."

 

Manfra a déclaré que la prochaine étape dans la frontière des quasi-particules impliquera la construction d'interféromètres plus complexes.

 

"Dans les nouveaux interféromètres, nous aurons la possibilité de contrôler la disposition  et le nombre de quasiparticules dans la chambre", a-t-il déclaré. "Ensuite, nous pourrons changer le nombre de quasiparticules à l'intérieur de l'interféromètre à la demande et changer le diagramme d'interférence à notre guise."

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Best evidence yet for existence of anyons

More information: J. Nakamura et al. Direct observation of anyonic braiding statistics, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038/s41567-020-1019-1

Journal information: Nature Physics

Provided by Purdue University

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 MES COMMENTAIRES

 J’apprécie a sa valeur  la certitude de   cette sorte  de comportement  des électrons pour les contraindre a des arrangements   collectifs ….Je pense ailleurs  que des assemblages   synchronisés  de  multi couples de dipôles  d’électrons –positrons( voire  de positroniums  ) seraient  envisageables à longue distance …..  donc métastables    , du moins a tees basses températures

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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