Les scientifiques ont réalisé des progrès majeurs en physique quantique en créant des cristaux temporels qui durent des millions de fois plus longtemps qu’auparavant. Cette découverte valide la prédiction théorique des cristaux temporels du prix Nobel Frank Wilczek en 2012, démontrant l'existence d'un comportement périodique dans les systèmes sans influences externes périodiques.
Les chercheurs ont réussi à prolonger la durée de vie d'un cristal temporel, confirmant ainsi un concept théorique proposé par Frank Wilczek. Cela marque une avancée importante pour la physique quantique.
Une équipe de recherche de la TU Dortmund a récemment réussi à créer un cristal temporel extrêmement durable qui dure des millions de fois plus longtemps que ce que les expériences précédentes avaient montré. Grâce à cette recherche, ils ont confirmé un phénomène extrêmement intéressant proposé par le prix Nobel Frank Wilczek il y a une dizaine d’années et qui est apparu dans les films de science-fiction. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Physics.
Les cristaux spatiaux sont des arrangements périodiques d’atomes sur de grandes échelles. Cette disposition donne aux cristaux un aspect attrayant, comme des pierres précieuses aux facettes lisses. La physique traite généralement l’espace et le temps sur le même plan. Par exemple, dans la théorie de la relativité restreinte, Frank Wilczek, physicien au Massachusetts Institute of Technology (MIT) et lauréat du prix Nobel de physique, a proposé une hypothèse en 2012 : en plus des cristaux dans l'espace, il doit aussi y avoir des cristaux dans le temps. Pour ce faire, dit-il, l’une de leurs propriétés physiques doit commencer spontanément à changer périodiquement dans le temps, même si le système ne subit pas de perturbation périodique correspondante.
L'existence possible de tels cristaux temporels fait l'objet de débats dans la communauté scientifique depuis plusieurs années, mais elle est rapidement apparue dans les cinémas : par exemple, dans le film « Avengers : Endgame » (2019) des studios Marvel, les cristaux temporels ont joué un rôle central. À partir de 2017, les scientifiques ont commencé à démontrer à plusieurs reprises le potentiel des cristaux temporels.
Cependant, contrairement à l'idée originale de Wilczek, ces systèmes étaient excités dans le temps avec une périodicité spécifique, mais réagissaient ensuite avec une période deux fois plus longue. En 2022, un cristal a été démontré dans un condensat de Bose-Einstein. Bien que l’excitation soit indépendante du temps, c’est-à-dire constante, elle présente une périodicité dans le temps. Cependant, la durée de vie de ce cristal n’est que de quelques millisecondes.
Les physiciens de la TU Dortmund dirigés par le Dr Alex Grelich ont conçu un cristal spécial composé d'arséniure de gallium et d'indium dans lequel les spins nucléaires agissent comme un réservoir de cristal temporel. Sous éclairage continu, le cristal forme une polarisation de spin nucléaire par interaction avec le spin électronique. C'est cette polarisation de spin nucléaire qui génère spontanément des oscillations, équivalentes à un cristal temporel.
Les résultats expérimentaux actuels montrent que le cristal a une durée de vie d'au moins 40 minutes, soit 10 millions de fois plus longue que celles démontrées jusqu'à présent, et qu'il a le potentiel de survivre encore plus longtemps.
En faisant varier systématiquement les conditions expérimentales, la période d'un cristal peut varier dans une large plage. Cependant, il est également possible de pénétrer dans des régions où le cristal « fond », c'est-à-dire perd sa périodicité. Ces régions sont également intéressantes car elles présentent un comportement chaotique qui peut perdurer pendant de longues périodes. Pour la première fois, les scientifiques ont pu utiliser des outils théoriques pour analyser le comportement chaotique de tels systèmes.
Source compilée : ScitechDaily