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Des expériences révèlent la formation de nouveaux états de la matière

Le principe de base de la supraconductivité est la formation de paires d’électrons. En s’appariant, les électrons peuvent surmonter toute résistance électrique, faisant du matériau un supraconducteur. En termes simples, pas de paires d’électrons, pas de supraconductivité.

Les électrons peuvent-ils se condenser dans un quad ?

Une nouvelle étude a trouvé la réponse, suggérant qu’ils le peuvent. Un physicien du KTH Royal Institute of Technology a fourni la première preuve expérimentale de l’électron quaternaire, découvrant un nouveau état de la matière. L’étude révèle également le mécanisme par lequel cet état de la matière se produit.

Le physicien Igor Babayev de KTH . Institut royal de technologie Les collaborateurs ont fourni des preuves d’un quadruplement de fermions dans le matériau à base de fer, Ba1−xKxFe2As2. Les découvertes surviennent près de 20 ans après que Babayev ait prédit le phénomène pour la première fois et huit ans après avoir publié un article suggérant qu’il pourrait se produire dans le matériau.

Ces dernières années, l’idée théorique de quatre condensateurs à fermions est devenue largement acceptée.

La formation d’un double état de fermions quadruples nécessite quelque chose qui empêche les paires de se condenser et de s’écouler sans résistance. En même temps, il devrait permettre la condensation de composés de quatre électrons.

La théorie de Bardeen-Cooper-Schreffer ne permet pas un tel comportement.

En 2018, le collaborateur expérimental de Babayev à la Technische Universtät Dresden, Vadim Grinenko, a détecté à quatre reprises les premiers signes d’une condensation de fermions. Cette découverte a défié des années d’accord scientifique dominant.

Après avoir mené des expériences et des investigations en laboratoire pendant trois ans, Babayev a pu valider les résultats.

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Babaev le dit « La clé parmi les observations faites est que les condensateurs à fermions quadruples brisent automatiquement la symétrie d’inversion du temps. En physique, la symétrie d’inversion est un processus mathématique consistant à remplacer l’expression du temps par une expression négative dans les formules ou les équations afin qu’elle décrive un événement dans lequel le temps passe en arrière, ou tous les mouvements sont inversés. »

« Si l’on inverse le sens du temps, les lois fondamentales de la physique s’appliquent toujours. Cela s’applique également au modèle supraconducteurs: Si la flèche temporelle est inversée, le supraconducteur typique restera le même état supraconducteur.

« Cependant, dans le cas du condensateur à quatre fermions que nous avons signalé, l’inversion du temps le met dans un état différent. »

Il faudra probablement de nombreuses années de recherche pour bien comprendre cette condition. Les expériences ouvrent de nombreuses nouvelles questions et révèlent de nombreuses autres propriétés inhabituelles associées à leur réaction aux gradients thermiques, aux champs magnétiques et aux ultrasons qui restent à mieux comprendre. « 

Référence de la revue :
  1. Vadim Grinenko, Un état avec une symétrie d’inversion du temps spontanément brisée au-dessus d’une transition de phase supraconductrice, Nature Physics (2021). EST CE QUE JE: 10.1038/s41567-021-01350-9

Delphine Perrault

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