Il existe peut-être des particules quantiques virtuellement immortelles

Parfois, les lois qui régissent la physique ne suffisent pas pour prédire certains phénomènes de la physique quantique. Par exemple, les êtres vivants, les planètes, les étoiles, les galaxies et même les univers peuvent mourir.

Pourtant, des chercheurs ont récemment découvert des particules quantiques qui semblent immortelles. La trouvaille a permis aux scientifiques de résoudre certaines énigmes de la physique.

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Concrètement, les scientifiques ont conçu des modèles informatiques afin de calculer les interactions complexes des quasi-particules. Notons que les quasi-particules ne sont pas des particules comme les électrons et les quarks. Ce sont plutôt des perturbations ou des excitations dans un solide provoquées par des forces électriques ou magnétiques.

Ensemble, elles agissent comme des particules.

Les résultats de la recherche ont été publiés, pour la première fois, en juin 2019 dans Nature Physics.

Les débris se réorganisent et la particule renaît

Avant l’étude, les physiciens quantiques ont déjà remarqué que les quasi-particules, comme les phonons et les polarons, se comportent de manière étrange. Frank Pollman, de l’Université technique de Munich, a expliqué que, selon le modèle établi jusque là, « les quasi-particules dans les systèmes quantiques en interaction se désintègrent après un certain temps ».

« Nous savons maintenant que c’est le contraire : les interactions fortes peuvent même arrêter complètement la désintégration », a poursuivi le scientifique.

Les chercheurs ont utilisé un puissant ordinateur pour simuler la désintégration des quasi-particules. Ils ont constaté qu’elles se décomposent, mais qu’elles arrivent à se réorganiser pour exister à nouveau. Ils pensent que ce cycle pourrait se perpétuer à l’infini.

« Si cette désintégration se produit très rapidement, une réaction inverse se produira après un certain temps et les débris convergeront à nouveau. Ce processus peut se reproduire à l’infini et une oscillation soutenue entre la décomposition et la renaissance apparaît, » a expliqué Ruben Verresen de l’Université technique de Munich et de l’Institut Max Planck.

Des mystères ont été résolus

La confirmation de ces résultats pourrait enfin expliquer la raison pour laquelle le composé magnétique Ba3CoSb2O9, qui est utilisé dans les expérimentations, reste stable. Cette stabilité s’expliquerait par le fait qu’il contient des quasi-particules magnétiques appelées « magnons », qui se réarrangent après la désintégration.

Par ailleurs, la superfluidité de l’hélium à la température de zéro absolu pourrait s’expliquer par le fait qu’il contient des quasi-particules appelées « rotons ».

Les chercheurs pensent que cette découverte pourrait permettre la conception de nouvelles technologies de stockage de données informatiques d’un nouveau genre. Toutefois, il faut noter que, pour l’instant, ces résultats restent théoriques.

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