Les scientifiques ont découvert une nouvelle forme de matière appelée “excitonium”

Nouvelle Matière

Des chercheurs de l’université d’Illinois ont annoncé une découverte passionnante ; la découverte d’une nouvelle forme de matière : l’excitonium. Ce matériau est constitué d’une sorte de boson, une particule composite qui pourrait permettre à la matière d’agir comme un superfluide, supraconducteur, voire comme un cristal électronique isolant.

Le professeur de physique Peter Abbamonte et son équipe ont collaboré avec des collègues de l’Illinois, de l’université de Californie, de Berkeley et de l’université d’Amsterdam pour prouver une fois pour toutes l’existence de ce type étrange et mystérieux de matière qui a été théorisé il y a plus de 50 ans. Ils ont décrit comment ils ont détecté l’excitonium dans la revue Science.

L’excitonium est un condensat composé d’excitons, qui est ce que l’on obtient en combinant les électrons échappés et les “trous” qu’ils ont laissés. Ce couplage quantum-mécanique étrange est possible parce que, dans les semi-conducteurs, les électrons à la limite d’un niveau d’énergie dans un atome sont capables, lorsqu’ils sont excités, de sauter dans le niveau d’énergie suivant, laissant derrière eux un “trou” dans le niveau précédent. Ce trou agit comme une particule chargée positivement, attirant l’électron chargé négativement qui s’est échappé.

Pour prouver l’existence d’excitons, cette équipe a étudié des cristaux dopés au diséléniure de dichalcogénure de titane (1T-TiSe2), un métal de transition. Ils ont même pu reproduire leurs résultats cinq fois de suite.

Mystères Quantiques

Jusqu’à présent, les scientifiques ne disposaient pas des outils expérimentaux nécessaires pour distinguer avec certitude s’ils détectaient de l’excitonium ou une autre phase similaire de la matière. Cependant, grâce à une technique novatrice, cette équipe de recherche a pu mesurer définitivement, pour la première fois, les excitations collectives des particules bosoniques de faible énergie, des électrons jumelés et des trous, peu importe leur élan.

En d’autres termes, il s’agissait de la toute première observation d’une phase plasmonique douce qui est le précurseur de la condensation de l’exciton.

“Ce résultat a une signification cosmique”, a déclaré Abbamonte dans un communiqué de presse. “Depuis que le terme ‘excitonium’ a été inventé dans les années 1960 par le physicien théorique de Harvard Bert Halperin, les physiciens ont cherché à démontrer son existence. Les théoriciens se sont demandé si ce serait un isolant, un conducteur parfait, ou un superfluide ; avec des arguments convaincants de part et d’autre. Depuis les années 1970, de nombreux expérimentateurs ont publié des preuves de l’existence de l’excitonium, mais leurs découvertes n’étaient pas définitives et auraient pu également être expliquées par une transition de phase structurelle classique.”

Maintenant qu’il a été prouvé que l’excitonium existe et qu’il a été concrètement observé en expérimentation, ses propriétés peuvent être davantage explorées et appliquées. De toute évidence, en tant que supraconducteur et superfluide, ce matériau pourrait être utilisé pour faire progresser les technologies existantes.

De plus, puisque l’analyse des phénomènes quantiques est ce qui guide et façonne notre compréhension de la mécanique quantique, cette recherche pourrait aider à démystifier davantage les énigmes quantiques actuelles. Ces applications, en particulier celles des technologies pratiques, sont toutefois purement spéculatives à ce stade. Il est impossible de prédire exactement ce que l’avenir réserve à l’excitonium, mais nous savons avec certitude qu’il a plus de potentiel aujourd’hui que jamais.

Source : Futurism