Une équipe internationale de physiciens a découvert un état quantique dans lequel l'alignement des atomes associé à
À première vue, les matériaux quantiques nedifférent des substances ordinaires, mais il y a encore des différences, disent les chercheurs. À l'intérieur de ces matériaux, les électrons interagissent avec une intensité inhabituelle à la fois entre eux et avec les atomes du réseau cristallin. Cette interaction étroite conduit à de puissants effets quantiques qui se manifestent non seulement à l'échelle microscopique mais aussi à l'échelle macroscopique.
Grâce à ces effets, les matériaux quantiquesont des propriétés inhabituelles. Par exemple, ils peuvent conduire l'électricité sans aucune perte à basse température. Dans le même temps, même de légers changements de température, de pression ou de tension électrique suffisent à modifier radicalement le comportement du matériau.
Liquide quantique. Image : Nan Tang et al., Physique de la nature
Dans leurs travaux, les chercheurs ont cherché à créerun matériau quantique qui ne changera pas ses propriétés quelle que soit la température de l'environnement. Ils ont utilisé une combinaison de plusieurs éléments - praséodyme, zirconium et oxygène. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que dans ce matériau, les propriétés du réseau cristallin permettraient aux spins des électrons d'interagir de manière particulière avec les orbitales dans lesquelles ils « se déplacent » autour des noyaux des atomes.
Après une série de tentatives, les chercheurs ont réussi àcréer des cristaux suffisamment purs pour que les impuretés et les inhomogénéités n'affectent pas les propriétés calculées. Ils ont refroidi l'échantillon jusqu'à 20 mK (un cinquantième de degré du zéro absolu). Les résultats des expériences ont montré que dans cet état, le matériau conserve des "propriétés liquides - les spins des électrons ne sont pas ordonnés. Il s'agit de la première observation d'un état quantique inhabituel, selon les auteurs. Ils la comparent à "l'eau qui ne gèle jamais".
Installation cryogénique utilisée dans l'expérience. Image : Jürgen Jeibmann, HZDR
Un nouvel état quantique peut êtreêtre utilisé pour développer des capteurs quantiques très sensibles, pensent les scientifiques. Étant donné que leur nature quantique les rend extrêmement sensibles aux stimuli externes, ces capteurs peuvent enregistrer des champs magnétiques ou des températures avec une précision bien supérieure à celle des appareils conventionnels.
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