Des scientifiques ont créé des « tornades quantiques géantes » ressemblant à des trous noirs
Il faut un peu de lumière et un peu de matière pour créer ces tourbillons.
Vous ne le savez peut-être pas, mais vous avez probablement été témoin d’un système de vortex. Par exemple, lorsque l’eau coule dans l’évier en tournoyant et en se tordant au cours du processus. Vous avez probablement aussi ressenti un système tourbillonnaire en volant dans un avion.
Aujourd’hui, des chercheurs de Skoltech et leurs collègues britanniques sont parvenus à créer un vortex géant stable dans des condensats de polariton en interaction, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour créer des sources de lumière cohérente à structure unique et explorer la physique des corps multiples dans des conditions extrêmes.
« La formation de courants de polaritons stables dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse le long du périmètre de nos polygones peut être considérée comme le résultat d’une frustration géométrique entre les condensats. Les condensats interagissent comme des oscillateurs qui veulent être en antiphase les uns avec les autres. Mais un polygone impair ne peut pas satisfaire cette relation de phase en raison de sa symétrie de rotation, et les polaritons se contentent donc de la meilleure solution suivante, à savoir un courant rotatif », explique le premier auteur, Tamsin Cookson, dans un communiqué.
Une belle démonstration
« C’est une très belle démonstration de la façon dont les polaritons peuvent fournir un bac à sable très flexible pour sonder certains des phénomènes les plus complexes de la nature. Ce que nous montrons ici, c’est un système qui partage beaucoup de caractéristiques avec un trou noir, mais qui continue à émettre, un trou blanc si vous voulez ! » a ajouté Pavlos Lagoudakis, professeur à Skoltech.
Les chercheurs ont porté leur attention en particulier sur les tourbillons créés par les polaritons – des particules quantiques hybrides bizarres qui sont mi-lumière (photon) et mi-matière (électrons). Ils ont cherché à générer des tourbillons dans ces fluides de polaritons avec des valeurs élevées de moment angulaire.
En d’autres termes, ils cherchaient des tourbillons qui tournent très vite. Ces tourbillons, également appelés tourbillons géants, sont très difficiles à créer.
Les chercheurs ont travaillé avec des condensats de polaritons en interaction et se sont rendu compte que lorsque plusieurs condensats étaient disposés en un polygone régulier avec un nombre impair de sommets (un triangle, un pentagone, un heptagone, etc.), l’état fondamental de l’ensemble du système pouvait correspondre à un courant de particules le long du bord du polygone. En passant d’un polygone à l’autre, les chercheurs ont découvert que le courant tournait de plus en plus vite, formant un vortex géant de moment angulaire variable.
Ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
