Innovation en Physique Cosmique
Innovation en physique cosmique : des chercheurs produisent des paires particule-antiparticule à partir d’un vide. La physique cosmique simulée sur la table sous forme de graphène permet l’effet Schwinger, formant des paires particule-antiparticule.
Des chercheurs de l’Université de Manchester ont réussi à observer le supposé effet Schwinger. L’effet Schwinger est un processus d’évasion qui ne se produit généralement que lors d’événements cosmiques. Le groupe – basé à l’Institut national du graphène; a réussi à créer des paires particule-antiparticule en appliquant des courants élevés via des dispositifs à base de graphène spécialement conçus.
Innovation en Physique Cosmique : Création de paires particule-antiparticule
Un vide est supposé être un espace entièrement vide sans matière ni particules élémentaires. Néanmoins, le lauréat du prix Nobel Julian Schwinger a prédit il y a 70 ans que des champs électriques ou électromagnétiques intenses peuvent détériorer le vide et générer spontanément des particules élémentaires.
Cela exige, pourtant, des champs véritablement cosmiques tels que ceux autour des magnétars ou générés temporairement lors de collisions à haute énergie de noyaux chargés. La recherche expérimentale de ces prédictions théoriques est en vérité un objectif de longue date de la physique des particules; et certaines sont actuellement prévues pour des collisionneurs à haute énergie dans le monde entier.
Aujourd’hui, l’équipe de recherche dirigée par un autre lauréat du prix Nobel, le professeur Sir Andre Geim, en collaboration avec des associés du Royaume-Uni; d’Espagne; des États-Unis et du Japon; a utilisé du graphène pour imiter la fabrication par Schwinger de paires d’électrons et de positrons.
Le numéro de janvier 2022 de Science
Dans le numéro de janvier 2022 de Science, ils rapportent ainsi des dispositifs de conception unique; tels que des constrictions minces et des super-réseaux en graphène, qui ont permis aux scientifiques d’acquérir des champs électriques exceptionnellement puissants dans une configuration de table simple. La génération spontanée de paires d’électrons et de trous a été clairement observée (les trous sont un analogue à l’état solide des positrons); et les particularités du processus ont bien coïncidé avec les prédictions théoriques.
Les chercheurs ont observé un autre processus peu commun à haute énergie qui n’a jusqu’à présent aucune analogie avec la physique des particules et l’astrophysique. Ils ont ainsi chargé leur vide simulé d’électrons et les ont accélérés jusqu’à la vitesse maximale autorisée par le vide du graphène; qui est alors de 1/300 d’elle de la lumière. À ce moment-là, quelque chose d’apparemment impossible se produisit. Les électrons semblaient devenir superlumineux, donnant un courant électrique supérieur à celui autorisé par les règles générales de la physique quantique de la matière condensée. La source de cet effet a été pourtant, décrite comme la génération spontanée de porteurs de charge supplémentaires (trous). La description théorique de ce processus fournie par le groupe de recherche est ainsi différente de celle de Schwinger pour l’espace vide.
Innovation en Physique Cosmique: Enquête approfondie sur les paires particule-antiparticule
« Les personnes étudient généralement les propriétés électroniques en utilisant de minuscules champs électriques qui permettent une analyse; et une description théorique plus faciles. Nous avons décidé de pousser la force des champs électriques autant que possible en utilisant différentes astuces expérimentales pour ne pas embraser nos appareils »; a déclaré le premier auteur de l’article, le Dr Alexey Berduygin.
« Donc, nous nous demandions simplement ce qui pourrait se produire à cet extrême; à notre grande surprise, c’était l’effet Schwinger plutôt que de la fumée sortant de notre configuration. A ajouté le co-auteur principal, le Dr Na Xin.
Une sorte de nouvelle supraconductivité
Lorsque nous avons vu pour la première fois les magnifiques caractéristiques de nos dispositifs de super-réseau, nous avons supposé « wow… cela pourrait être une sorte de nouvelle supraconductivité ». Bien que la réponse ressemble fortement à celle couramment observée dans les supraconducteurs, nous avons rapidement découvert que le comportement déroutant n’était pas la supraconductivité; mais un objet en astrophysique et en physique des particules. Il est inattendu de voir de tels parallèles entre des disciplines éloignées. A déclaré le Dr Roshan Krishna Kumar, un autre contributeur de premier plan.
L’étude de recherche est également vitale pour avancer les futurs dispositifs électroniques fondés sur des matériaux quantiques bidimensionnels. Il établit alors des restrictions sur le câblage en graphène; qui se reconnait actuellement pour sa capacité exceptionnelle à supporter des courants électriques ultra-élevés.
Lisez l’article original sur Scitech Daily. “Introduction à la physique des particules.”
Référence : “Criticités hors équilibre dans les super-réseaux de graphène” 27 janvier 2022, Science.
DOI : 10.1126/science.abi8627
