Sélectionner une page

Encore un nouvel et très étrange état de la matière : des cristaux temporels ont été produits en laboratoire

10 Mar 2017 | 1 commentaire

time_crystals

Alors qu’il y a peu, des physiciens produisaient de la matière à la fois solide et liquide, chose déjà assez difficile à appréhender… et bien si vous êtes néophyte en la matière (dans les deux sens du terme) préparez du paracétamol, car voilà que d’autres ont également produit un nouvel état encore plus bizarre de la matière, connu sous le nom de cristal temporel, créé pour la première fois en laboratoire.

Alors que certains pourraient associer le mot “cristal” aux jolis verres de mamie ou à la boule de cristal de Mme Irma, en termes scientifiques un cristal est un matériau qui a une structure atomique répétitive. Cela signifie que si vous vous fixez sur un atome et que vous regardez dans n’importe quelle direction, vous verrez un motif répétitif d’autres atomes. Cette structure est courante dans la nature, par exemple, dans les flocons de neige, le sel ou les diamants.

A la différence, un cristal temporel répète son modèle dans le temps plutôt que dans l’espace. Les atomes qui le composent ne sont pas fixes et sont donc dans ce qui est appelé une phase “hors-équilibre” (“non-equilibrium”). Avec le fait que cela représente une percée dans l’étude de la matière, l’étrange matériau pourrait révolutionner la façon dont nous stockons et transférons l’information via les systèmes quantiques (calculateurs quantiques).

Deux équipes différentes ont réussi à créer ce qui ressemble beaucoup à des cristaux temporels en janvier, et ce mois-ci les deux expériences ont passé l’étape de l’évaluation par les pairs, mettant “l’impossible” phénomène dans le domaine de la réalité.

Selon Soonwon Choi, un étudiant en physique théorique à l’université d’Harvard et coauteur d’une des deux études :

Nous avons trouvé une nouvelle phase de la matière. C’est quelque chose se déplaçant dans le temps tout en étant stable.

Les cristaux temporels ont d’abord été proposés par le physicien théorique Frank Wilczek en 2012. Ce sont des structures hypothétiques qui semblent maintenir une oscillation constante sans énergie (ou à leur plus bas niveau d’énergie) connue sous le nom d’état fondamental (asymétrique) dans lequel le mouvement devrait théoriquement être impossible, car il lui faudrait dépenser de l’énergie. Cela fonctionne en raison des tout aussi étranges effets de la mécanique quantique, ce qui signifie que les atomes ou les ions peuvent interagir les uns avec les autres tout en étant éloignés.

Un cristal temporel possède des structures périodiques à la fois dans l’espace et dans le temps. Les particules disposées en un motif périodique dans l’espace tournent dans une direction même à l’état d’énergie la plus basse, déterminant la périodicité dans le temps. (T. Li et col., Phys. Rev. Lett. (2012))
cristal temporel1

Dans sa théorie originale, Wilczek a proposé un système au mouvement perpétuel, où les atomes se déplacent sans que de l’énergie ne soit introduite dans le système. Mais les nouveaux résultats sont un peu plus complexes que cela.

En janvier de cette année, Norman Yao de l’Université de Californie à Berkeley a publié un plan pour y arriver, un article décrivant comment un système le permettant pourrait être construit, mais avec une symétrie “plus faible” que Wilczek l’avait imaginé.

Selon Yao, lors de la publication de son étude en janvier :

C’est comme jouer avec une corde à sauter, et d’une façon ou d’une autre notre bras tourne deux fois, alors que la corde ne tourne qu’une seule fois.

Dans la version de Wilczek, la corde oscillait toute seule.

C’est moins étrange que la première idée, mais elle est toujours très bizarre.

Deux équipes distinctes de chercheurs de multiples universités, l’une dirigée par l’Université du Maryland et l’autre par l’Université d’Harvard, ont utilisé ce plan pour produire deux versions différentes d’un cristal temporel qui semblait tout aussi viable.

Selon Andrew Potter, professeur adjoint de physique à l’Université du Texas à Austin :

Cela ouvre la porte à un tout nouveau monde de phases d’absence d’équilibre.

Nous avons pris ces idées théoriques que nous utilisons depuis deux ou trois ans et nous les avons construites en laboratoire. Nous espérons que ce n’est que le premier exemple du genre, avec beaucoup d’autres à venir.

Une équipe dirigée par Chris Monroe de l’Université du Maryland a construit un cristal temporel et Potter et Yao l’ont aidé à confirmer qu’il avait effectivement les propriétés qu’ils ont prédits.

Le matériau est constitué d’ions de l’élément ytterbium, le but du jeu étant de les conserver dans un état de non-équilibre (hors-équilibre). En appliquant un champ électrique, les chercheurs lévitent 10 de ces ions au-dessus d’une surface. Ensuite, ils frappent les atomes avec une impulsion laser, ce qui les a fait basculer. Ils les ont ensuite frappés encore et encore dans un rythme régulier, créant un modèle de mouvement répéter dans le temps.

Chris Monroe, Université du Maryland
cristal temporel 1

Une autre équipe, dirigée par Mikhail Lukin de l’université de Harvard, a créé un autre cristal temporel, un mois après la première équipe, dans ce cas, à partir d’un diamant contenant tellement d’impuretés d’azote qu’il en est noirci. Le spin (mouvement) de ces impuretés a pu être basculé d’avant en arrière comme le spin des ions ytterbium dans l’expérience du Maryland.

L’expérience avec diamant de l’université d’Harvard. (Georg Kucsko)
cristal temporel diamant

L’une des plus prometteuses applications des cristaux temporels est le calcul quantique. Ils pourraient potentiellement permettre de produire des systèmes quantiques beaucoup plus stables, l’une des plus grosses problématiques de l’informatique quantique auquel les chercheurs sont actuellement confrontés.

L’étude dirigée par l’université d’Harvard : Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system et l’étude de l’université du Maryland : Observation of a discrete time crystal. Une présentation des travaux sur le site de l’université du Maryland : Ions sync up into world’s first time crystal.

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.

Pouponnières stellaires : parce que les bébés humains ont tous de jeunes étoiles… et inversement

Comme les bébés humains, les jeunes étoiles, des sphères gigantesques de gaz et de poussière, sont fort turbulentes et vomissent foule de matière et de chaudes radiations dans toutes les directions. Réunissez-les dans une toute petite région de l’espace, et vous avez soudainement une zone d’enfer cosmique, un rêve d’astrophysicien…

Cette arme du néolithique pouvait effectivement briser des crânes

Les humains ont vécu autour de la Tamise, en Angleterre, pendant des millénaires, ce qui signifie que l’estran de la rivière est étonnamment riche en objets archéologiques. C’est ainsi qu’on y a trouvé le “Thames Beater”, excavé à partir de dépôts de tourbe à Chelsea dans les années 1990.

C’est un objet en bois d’environ 4600 ans, datant du néolithique (3630-3350 Av J.C). Il ressemble à une batte de cricket

Pourquoi cette île volcanique temporaire intéresse tant la NASA ?

Il y a trois ans, l’ile que vous voyez ci-dessus n’existait pas.

Puis, soudainement, un volcan sous-marin a éclaté au milieu du Pacifique Sud et au moment où la fumée et les cendres se sont dissipées, une nouvelle masse terrestre s’est révélée, une île que personne n’avait jamais vue auparavant.

C’est ainsi que l’île volcanique de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (du volcan Hunga Tonga) est apparue sur Terre en janvier 2015…

La prochaine cible de la sonde New Horizons aurait une petite lune

Après nous avoir ravis d’images et d’informations concernant Pluton, la sonde spatiale New Horizons de la NASA se dirige actuellement vers MU69, un objet de la Ceinture de Kuiper situé à des milliards de kilomètres de Pluton. Les informations concernant cet objet ne cessent de devenir de plus en plus intrigantes. En plus d’avoir une teinte rougeâtre et d’être potentiellement constitué de deux objets s’orbitant mutuellement (binaire), MU69 pourrait avoir une petite lune suggèrent…

Comment la planète naine Cérès a-t-elle acquis ses énigmatiques taches lumineuses et sa montagne si solitaire ?

Une nouvelle étude détaillant les processus responsables de la création des mystérieuses caractéristiques marquant la surface de la planète naine Cérès, comme les points lumineux du célèbre cratère Occator et la soi-disant “montagne solitaire”, vient d’être publiée.

Après l’approche de Cérès par la sonde Dawn au début de l’année 2015, la planète naine a fait l’objet de débats parmi les amateurs

Des chercheurs se sont inspirés des lucioles pour tenter de transformer nos plantes d’intérieur en lampes de bureau

Des ingénieurs du MIT voudraient transformer nos plantes d’intérieur en lampe de chevet. Ils ont modifié des plants de cresson pour les faire luire pendant quelques heures consécutives et, bien qu’elle soit à peu près aussi brillante que ces vieilles étoiles que vous auriez pu coller à votre plafond, leur plan sur le long terme est de développer des plantes qui pourraient réduire le besoin en éclairage électrique…

Une intelligence artificielle trouve une 8e planète à un système stellaire désormais très similaire au nôtre

Après avoir appris et maitriser, tel un maitre et en 4 heures, le jeu des échecs, l’intelligence artificielle de Google se lance maintenant à l’assaut des étoiles !

Une technique d’apprentissage automatique appelée réseau de neurones artificiels a identifié deux nouvelles exoplanètes dans notre galaxie, selon une annonce hier de scientifiques de la NASA et d’un ingénieur logiciel de Google, ce qui signifie que les chercheurs connaissent maintenant deux nouveaux mondes grâce au pouvoir de l’intelligence artificielle…

Une “machine à suicide” permettant aux Australiens de quitter confortablement la vie

Le docteur néerlandais, Philip Nitschke d’Exit International, considéré comme “l’Elon Musk du suicide assisté” a créé le Sarco (sarcophage ?), une «machine à suicide» controversée qui permet aux humains de partir facilement/ confortablement.

Le Sarco ressemble à une sorte de chambre à coucher futuriste, qui facilite l’aide médicale à mourir. L’appareil a été dévoilé la semaine dernière,..

Une comparaison de la puissance et de la fréquence des tremblements de terre

Reigarw Comparisons, spécialisé dans la comparaison scientifique, a créé une vidéo comparant l’ampleur et la fréquence des tremblements de terre :

Dans cet épisode, nous comparons la puissance libérée par les plus grands tremblements de terre, nous obtenons une…

Quelques images depuis l’espace du gigantesque feu qui dévaste la côte californienne

Depuis 9 jours, un gigantesque feu, si grand qu’on lui a donné un non : Thomas, dévore le nord-ouest de Los Angeles en Californie du Sud. Il a déjà consommé plus de 930 km2, soit 71% de la superficie de toute la ville de Los Angeles. Il est maintenant le cinquième plus grand feu de forêt dans l’histoire moderne de la Californie et il continue de croître…

Certains humains peuvent entendre ce GIF

En fait, beaucoup de personnes entendraient cette animation… au demeurant muette (créée par HappyToast, qui n’avait pas prévu l’effet auditif).

La chercheuse Lisa De Bruine, de l’université de Glasgow (Angleterre) s’intéresse au sujet, mais votre Guru ne sait pas si c’est par pure curiosité ou si elle a déjà entamé une étude pour expliquer ce phénomène. En fait, ce n’est pas son sujet de prédilection, en…

Comment correctement empiler 25 000 dès en les agitant dans un cylindre ?

Voici la magie de la dynamique du compactage. Des scientifiques mexicains et espagnols ont jeté 25 000 petits dés (0,5 cm) dans un grand cylindre en plastique transparent et ils l’ont fait tourner d’avant en arrière, une fois par seconde. Les dés se sont organisés en rangées concentriques…

Il y avait une capsule temporelle du 18e siècle dans le derrière de Jésus

Des historiens et préservationnistes espagnols, du groupe Da Vinci Restauro (Madrid), ont découvert dans le derrière d’une statue de Jésus, résident à l’église St Águeda (Nord de l’Espagne), deux lettres datant de 1777 décrivant la vie en Espagne à cette époque.

L’auteur de ces lettres, Joaquín Mínguez, aumônier de la cathédrale d’El Burgo de Osma décrit l’activité économique et culturelle quotidienne de la région…

Une superbe vidéo de la foudre traversant le ciel des Grandes Plaines d’Amérique

Dustin Farrell, chasseur de tempête, a créé « Transient », un timelapse époustouflant qui compile de superbes images d’éclairs qui traversent les nuages et percent le ciel pour entrer en contact avec le sol. Farrell a passé plusieurs jours et a parcouru de nombreux kilomètres à travers les Grandes Plaines de l’Amérique du Nord au cours de l’été 2017 pour capturer d’incroyables images…

Pin It on Pinterest

Share This