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Proche du zéro absolu, les électrons révèlent leur nature quantique

Credit: Pixabay

Des scientifiques ont découvert que les électrons refroidis proche du zéro absolu ralentissaient tellement qu’ils pouvaient être étudiés individuellement, nous permettant de voir le monde dans un tout autre niveau de détails.

De même que la vitesse de la lumière représente une vitesse limite inatteignable pour un système physique, il existe une borne inférieure inatteignable pour la température thermodynamique d’un système physique introduite par Kelvin : le zéro absolu. Sur l’échelle des degrés Celsius, il vaut exactement -273,15 °C. La physique quantique se manifeste proche du zéro absolu. Et pour comprendre comment les lois de la physique quantique s’appliquent dans un circuit électrique, il faut donc pouvoir réduire la température des électrons – qui forment les atomes qui composent le monde qui nous entoure.

Lorsque le courant électrique est fluide, il est impossible de distinguer les électrons individuels. C’est un peu comme l’eau – lorsque l’eau coule d’un robinet, elle apparaît homogène; il est alors impossible de faire la distinction entre les molécules d’eau individuelles. Et ne pas étudier les électrons individuellement limite grandement notre compréhension du monde qui nous entoure.

Une équipe de chercheurs annonce néanmoins avoir finalement réussi à ralentir assez les choses pour révéler l’état quantique des électrons. En d’autres termes, ils ont ralenti assez les choses pour étudier les électrons individuels se déplaçant à travers un conducteur. Pour ce faire, l’équipe a refroidi la température électronique dans le circuit à une quinzaine de millième de degré au- dessus du zéro absolu, soit -273,135 degrés Celsius.

À cette basse température, les chercheurs ont alors pu détecter des structures nouvelles et inattendues dans la rétroaction électrique enregistrée par le microscope à effet tunnel, révélant une richesse de détails qui nous permet de mieux comprendre la supraconductivité et les interactions lumière-matière. Les chercheurs espèrent que cette capacité va conduire à de nouvelles découvertes dans le monde quantique. Après tout, mieux nous comprendrons la matière elle-même, mieux nous serons en mesure de comprendre l’Univers.

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