Sélectionner une page

Deux équipes parviennent indépendamment à produire de la matière à la fois solide et liquide

4 Mar 2017 | 4 commentaires

supersolide

Comme vous l’avez sans doute appris, la matière existe dans seulement quatre états simples : solide, liquide, gazeux et plasma. Ces états apparaissent en fonction de conditions spécifiques comme la température et la pression et sont définis par la disposition des particules dans la matière.

Mais il y a plus de 50 ans de cela, des théoriciens russes ont prédit qu’un 5e état pourrait exister, la supersolidité : une matière (supersolide) qui présente en même temps des propriétés liquides et solides. Jusqu’à maintenant, personne n’a été capable de le démontrer. Et bien récemment, deux équipes indépendantes de chercheurs affirment à quelques jours près avoir réussi, en utilisant des techniques différentes, à obtenir le même résultat, des supersolides.

Dans l’état supersolide de la matière, les particules sont disposées dans une structure rigide et solide, mais elles peuvent également s’écouler sans viscosité, sans résistance ou “adhérence”, la caractéristique clé d’un superfluide.

Image d’entête : Illustration d’un état supersolide, dans lequel les propriétés d’un fluide sans friction et un état cristallin coïncident. (ETH Zurich / Julian Léonard)

Selon Wolfgang Ketterle du MIT qui a dirigé l’une des équipes à l’origine de la découverte :

Il est contre-intuitif d’avoir un matériau qui combine la superfluidité et la solidité.

Si votre café était superfluide et que vous l’agitiez, il continuerait à tourner pour toujours.

Leur résultats seront certainement sujet à controverse, comme ce fut le cas pour une expérience menée en 2004 par des chercheurs de l’Université d’État de Pennsylvanie qui ont refroidi de l’hélium à moins d’un dixième de degré au-dessus du zéro absolu (autour de -273 °C) et ont estimé avoir produit ce qui aurait pu être un état supersolide. Mais plusieurs expériences ont démenti leurs résultats en montrant que l’hélium-4 présente un type de plasticité quantique dans certaines situations, qui n’est pas causé par la supersolidité.

C’est en novembre, que l’équipe du MIT à Cambridge, au Massachusetts et celle de l’ETH Zurich en Suisse, qui travaillaient chacun de leur côté, ont déclaré leur trouvaille et il aura fallu attendre jusqu’à maintenant pour que leurs travaux soient vérifiés avant d’être publiées (évaluation par les pairs). Elles ont toutes deux utilisé un étrange type de gaz, un condensat de Bose-Einstein pour créer leurs supersolides avec des procédés différents.

Les condensats de Bose-Einstein sont un cinquième état de la matière qui apparait à des températures extrêmement froides dans lesquelles les atomes se comportent comme des ondes. Ils disposent de propriétés uniques de la mécanique quantique à une échelle macroscopique et ce qui est pas mal avec l’utilisation d’un condensat de Bose-Einstein pour créer un supersolide, c’est que c’est déjà un superfluide.

Les équipes, avec des techniques légèrement différentes, ont utilisé ces gaz ultra-froids pour les entrainer dans une phase quantique de la matière avec une structure rigide comme un solide tout en ayant la capacité de couler comme un superfluide.

Les chercheurs suisses ont pu y parvenir en plaçant une petite quantité de gaz rubidium dans une chambre à vide, où ils l’ont refroidi à quelques milliardièmes de kelvin autour du zéro absolu, ce qui l’a amené à former un condensat de Bose-Einstein. Ils ont ensuite placé ce condensat dans un appareil avec deux chambres de résonance optique, chacune constituée de deux minuscules miroirs opposés. En utilisant des lasers, les particules ont finalement adopté une structure régulière cristalline, typique d’un solide. Mais le condensat a également conservé ses propriétés de superfluides, s’écoulant sans aucun n’ajout d’énergie.

L’équipe du MIT a adopté une approche différente, ils ont utilisé une combinaison de méthodes de refroidissement par laser et par évaporation pour transformer des atomes de sodium en un condensat de Bose-Einstein. Ils ont ensuite utilisé des lasers pour lui donner une structure cristalline solide en créant des variations de densité dans les atomes.

Même si le processus est différent, le résultat final fut le même que celui de l’équipe suisse : une matière solide qui coulait comme un superfluide.

Il est probable qu’il y aura maintenant une nouvelle série de tests indépendants et de vérification, pour s’assurer que ce qui a été produit peut vraiment être appelé un supersolide.

Pour notre vie de tous les jours, ce nouvel état de la matière ne nous sera pas très utile pour le moment, notamment parce qu’ils ne peuvent exister qu’à des températures extrêmement basses et dans des conditions de très grand vide. Mais une meilleure compréhension de cet état de la matière pourrait notamment conduire à des améliorations des supraconducteurs, des matériaux incroyablement utiles qui conduisent l’électricité sans résistance (pas de perte…).

Les résultats de l’équipe du MIT publiés dans Nature : A stripe phase with supersolid properties in spin–orbit-coupled Bose–Einstein condensates et ceux de l’équipe de l’ETH Zurich : Supersolid formation in a quantum gas breaking a continuous translational symmetry.

L’annonce sur le site de l’ETH Zurich : Crystalline and liquid at the same time et sur le site du MIT : MIT researchers create new form of matter.

Faire un Don !

Pourquoi ?

Parce qu’il n'y a aucune publicité ici et que le Guru compte sur la générosité de ses lecteurs(trices) pour continuer à faire vivre GuruMeditation (...et son créateur par la même occasion). D'autres méthodes vous seront proposées en plus de PayPal.

L’emplacement parfait pour une future base lunaire serait dans un tunnel de lave déjà repéré

De nouvelles données de l’Agence Japonaise d’Exploration Aérospatiale (JAXA) ont révélé de la présence d’un tunnel de 50 km de long sous la surface de la Lune, probablement la relique d’anciennes coulées de lave. Bien que l’existence de tunnels de lave ne soit pas nouvelle, cette dernière découverte semble être à la fois intacte et assez grande pour potentiellement servir d’habitat à de futurs colons lunaires…

Les chiens tenteraient de communiquer avec nous via leurs expressions faciales

Plus qu’une simple réflexion de leurs états émotionnels, une nouvelle étude révèle que les expressions faciales des chiens sont autant de potentielles tentatives actives de communication avec l’humain.

Selon des spécialistes du comportement animal de l’université de Portsmouth (Royaume-Uni), nos compagnons canins n’utilisent pas d’expressions faciales pour réagir aux friandises, suggérant qu’elles ne devraient pas être associées à de l’excitation comme nous le…

Des historiens du climat associent l’effondrement de l’ancienne Égypte avec une lointaine éruption volcanique

Le suicide de Cléopâtre avec son amant, le général romain Marc Antoine, et la chute de l’ancienne Egypte sont le fruit de théorie. Le drame shakespearien mis à part, il y a souvent d’autres éléments qui viennent alimenter l’effondrement d’un empire que seules des querelles politiques.

Récemment, des chercheurs ont retracé un effet domino de bouleversements sociaux et…

De l’eau de fonte aurait pu creuser les vallées d’une ancienne Mars froide et glacée

De nouvelles recherches pourraient combler le fossé entre deux idées concernant le climat de l’ancienne Mars : l’histoire “chaude et humide” issue de la géologie martienne et le passé “froid et glacé” des modèles atmosphériques.
Cela fait un certain que les scientifiques essayent de savoir à quoi ressemblait l’ancienne Mars, mais la planète rouge a offert des indices mitigés. Les vallées et les lits de lacs sculptés par l’eau laissent peu de doute que celle-ci a coulé à sa surface. Mais les…

L’intelligence artificielle de Google n’a même plus besoin des humains pour les surpasser au jeu de go

L’intelligence artificielle (IA) AlphaGo de Google DeepMind, qui avait déjà battu l’humain au jeu de go, est devenue encore plus intelligente. Le dernier système de l’entreprise a non seulement battu toutes les précédentes versions du logiciel, mais il l’a fait tout seul.

Selon Demis Hassabis, PDG et cofondateur de DeepMind :

La chose la plus frappante pour moi est que nous n’avons plus besoin de données humaines…

Une nouvelle ère de l’astronomie se profile avec la détection des ondes gravitationnelles issues de la fusion de deux étoiles à neutron

Voilà un nouveau grand pas en avant pour l’astronomie !

Pour la première fois, des scientifiques ont détecté les ondes gravitationnelles produites par une paire d’étoiles à neutrons entrant en collision et la lumière produite par la boule de feu qui en suivit. L’exploit de détecter les deux types de signaux a permis aux astronomes de regarder les étoiles à neutrons en collision et de confirmer de vieilles théories sur la façon dont un tel cataclysme cosmique se déroulerait…

Des chercheurs en génétique réfutent une vieille hypothèse raciste

Le racisme est un héritage ridicule transmis par des personnes à la peau claire vivant en Europe au Moyen Âge, dont la nouvelle capacité à parcourir de longues distances a conduit à leurs premières rencontres avec des personnes à la peau plus foncée. Si effrayés par les différences de couleur de peau, ils n’ont pas compris que les individus qu’ils rencontraient étaient en fait des humains et qu’ils devaient les traiter comme tels…

L’équateur de pluton est couvert de gratte-ciels tranchants de glace de méthane

Alors que la NASA continue d’examiner la pléthore de données de la mission New Horizons, une intéressante caractéristique se situant à l’équateur de Pluton a été identifiée comme étant : “d’immenses (gratte-ciels) lames de glace de méthane »…

La réalisation d’une représentation scientifique de la fécondation à l’inspiration Star Wars conduit à une découverte (Vidéo)

Lorsque les scientifiques, Don Ingber, directeur de l’Institut Wyss (université de Harvard, Cambridge) et le chercheur Charles Reilly ont réalisé la vidéo intitulée “The Beginning” ci-dessous, qui a le grand mérite d’exprimer visuellement les processus microscopiques impliqués dans la fécondation humaine tout en s’inspirant de Stars Wars, ils ont fait une découverte scientifique.

Dans la vidéo, les spermatozoïdes ont le rôle des X-Wing des rebelles et l’ovaire, de l’étoile de la mort…

Sur le danger des débris spatiaux à la dérive (Vidéo)

En 1958, les États-Unis ont lancé le premier satellite à énergie solaire, Vanguard 1, en orbite. Plus de 2 200 jours plus tard, il est toujours en orbite et c’est l’un des plus vieux débris de l’espace parmi les 100 millions actuellement en orbite autour de la Terre… une belle réaction en chaine en perspective.

Alors que l’espace autour de la planète devient de plus en plus…

Un dernier cri dans l’abysse

Cette photo montre la tête d’un petit serpent, bouche ouverte, qui disparaît dans l’œsophage d’une grenouille verte d’Australie, une rainette de White. En fait, cette image existe au moins depuis 2016, mais elle a été remise en avant via un post sur le site reddit, intitulé : « Un dernier cri dans les Abysssss »…

Une étude mesurant le QI de différentes Intelligences Artificiels place Google en tête

L’intelligence artificielle (IA) de Google a obtenu un score deux fois plus élevé que Siri d’Apple dans une analyse comparative conçue pour évaluer la menace de l’IA.

Les chercheurs Feng Liu, Yong Shi et Ying Liu de l’Académie chinoise des sciences écrivent…

Première vidéo en 360° d’une sortie dans l’espace

Voici la première vidéo en 360 degrés obtenue dans l’espace. Elle a été enregistrée alors qu’une paire de cosmonautes russes lançaient des nanosatellites de l’extérieur de la Station spatiale internationale (ISS)…

Pourquoi cette araignée à la tête de Pikachu en guise d’arrière-train ?

L’explorateur Jonathan Kolby du National Geographic était dans la jungle au Honduras à la recherche d’amphibiens quand il a repéré une araignée avec un arrière-train spectaculaire.

L’araignée (Micrathena sagittata) est rouge, à l’exception d’un abdomen qui ressemble à la tête de Pikachu, un personnage Pokémon. Ce n’est pas une espèce rare, mais simplement minuscule et difficile à repérer même si vous les recherchez…

Pin It on Pinterest

Share This