Lois de la physique pliées : les cristaux de temps sont “impossibles” mais obéissent à la physique quantique
Les cristaux de temps ont longtemps été interprétés comme peu pratiques, car leur mouvement continue sembler défier les lois de la physique. En utilisant la physique quantique, les scientifiques ont développé des cristaux de temps et ont maintenant prouvé qu’ils pouvaient alimenter des outils utiles à l’avenir.
Des chercheurs ont produit le premier système à deux corps « à cristaux temporels » dans une expérience qui parait indirecte les lois de la physique.
Cela s’est produit après que la même équipe a récemment expérimenté la première interaction de la nouvelle étape de la matière.
On a longtemps cru que les cristaux de temps étaient impossibles parce qu’ils provenaient d’atomes en mouvement sans fin. La découverte, publiée le 2 juin 2022 dans la revue Nature Communications, montre que non seulement les cristaux de temps peuvent être développés, mais qu’ils ont le potentiel de devenir des dispositifs précieux.
Les cristaux de temps sont distincts d’un cristal standard, comme les métaux ou les roches, constitués d’atomes disposés un motif fréquemment répété.
Théorisés en 2012 par le lauréat du prix Nobel Frank Wilczek et identifiés en 2016, les cristaux de temps présentent la particularité d’être en mouvement constant et répétitif dans le temps malgré l’absence d’apport externe. Leurs atomes oscillent, tournent ou se déplacent souvent initialement dans une direction, puis dans l’autre.
Le Dr Samuli Autti, membre de l’EPSRC et auteur principal du département de physique de l’Université de Lancaster, a expliqué : « Tout le monde sait que les dispositifs de mouvement sans fin sont impossibles. En physique quantique, le mouvement perpétuel est acceptable tant que nous fermons les yeux. En se faufilant à travers cette fissure, nous pouvons fabriquer des cristaux de temps. »
« Il se trouve que la mise en place des deux fonctionne à merveille, même si les cristaux de temps ne devraient pas exister en premier lieu. De plus, nous savons déjà qu’ils existent aussi à température ambiante.
Un « système à deux niveaux » est un fondement fondamental d’un ordinateur quantique. Les cristaux de temps peuvent être utilisés pour développer des outils quantiques qui fonctionnent à température ambiante.
Une équipe mondiale de scientifiques de l’Université de Lancaster, du Royal Holloway de Londres, de l’Institut Landau et de l’Université Aalto d’Helsinki a observé des cristaux de temps en utilisant de l’hélium-3, un isotope rare de l’hélium avec un neutron manquant. L’expérience a été réalisée à l’Université d’Aalto.
Ils ont refroidi l’hélium-3 superfluide à environ un dix millièmes de degré à partir du zéro absolu (0,0001 K ou – 273,15 °C). Les chercheurs ont produit deux cristaux de temps à l’intérieur du superfluide et les ont mis en contact. Comme expliqué par la physique quantique, les scientifiques ont alors vu les deux cristaux de temps interagir.
Référence : “Dynamique non linéaire à deux niveaux des cristaux de temps quantique” 2 juin 2022, Nature Communications. DOI : 10.1038/s41467-022-30783-w
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