Le terme "quasicristal superfluide" ressemble à quelque chose qu'un méchant de bande dessinée pourrait utiliser pour mener à bien ses plans ignobles.

En réalité, c'est une nouvelle forme de matière proposée par des physiciens théoriciens de l'Université du Texas à Dallas dans une étude récente publiée dans la revue Lettres d'examen physique . Leur étude décrit également une "recette" pour fabriquer les matériaux exotiques en laboratoire.

La plupart des gens connaissent les trois états fondamentaux de la matière :solide, liquide et gazeux. Il y en a en fait plusieurs autres, y compris le plasma, qui se trouve à l'intérieur du soleil et d'autres étoiles, et les condensats de Bose-Einstein, qui sont très denses et n'existent qu'aux températures les plus froides les plus extrêmes.

Un superfluide est un état exotique de la matière aux propriétés inhabituelles. Il a une viscosité nulle, ce qui signifie qu'il peut traverser une surface et ne pas ralentir ou perdre de l'énergie en raison du frottement avec la surface. Superfluides, comme l'hélium liquide, doit être refroidi à des températures extrêmement basses pour que de telles propriétés émergent.

"Si votre café du matin était un superflu, et tu l'as remué avec une cuillère, vous pourriez retirer la cuillère et le café ne s'arrêterait jamais de bouger, " a déclaré le Dr Chuanwei Zhang, professeur de physique à la Faculté des sciences naturelles et mathématiques et auteur correspondant de l'étude. "Les fluides réguliers finiront par s'arrêter en raison du frottement avec la tasse."

À la fois un superfluide et un quasi-cristal

Il y a environ 50 ans, les chercheurs ont proposé un nouveau type de matière qui combine les propriétés d'un superfluide avec celles d'un cristal solide. Surnommé un supersolide, ce n'est qu'au cours des deux dernières années que les scientifiques ont pu produire ce matériau inhabituel en laboratoire.

« En physique, nous avons une définition très stricte de ce qu'est un fluide et de ce qu'est un solide, " a dit Zhang. " L'eau liquide ne peut pas se comporter comme un solide, et vice versa. Ils peuvent être mélangés, par exemple dans un verre d'eau glacée, mais ce sont toujours des formes séparées de la matière."

Dans le monde de la physique quantique, qui décrit le comportement de la matière au niveau des atomes et des particules individuelles, Ce n'est pas toujours vrai, dit Zhang.

« Un supersolide est un fluide s'écoulant sans frottement dont les atomes sont également disposés de façon périodique, tout comme ils sont dans un solide de cristal, " dit-il. " Ces deux états, qui s'excluent mutuellement dans notre vie quotidienne, peuvent exister en même temps dans le même matériau physique dans le monde quantique."

Dans leur nouvelle étude, Zhang et ses collègues suggèrent la prochaine étape logique :proposer un nouveau type de matière qui est à la fois un superfluide et un quasi-cristal.

Un cristal, comme le sel de table, a des atomes qui sont arrangés dans un ordre très élevé, motif périodique qui reste inchangé lorsque vous le faites pivoter ou le répétez, dit Zhang. Un damier peut être considéré comme un cristal bidimensionnel. quasi-cristaux, d'autre part, sont des matériaux dont les atomes sont ordonnés et ont une structure comme dans un cristal, mais leur arrangement n'est pas périodique, il ne se répète pas.

"Nous avons posé la question, pouvez-vous avoir un nouvel état de la matière quantique qui soit à la fois un quasicristal et un superfluide ?", a déclaré Zhang.

La réponse est oui, au moins des principes physiques, dit Zhang.

Le matériau proposé par Zhang et ses collègues devrait s'écouler sans friction tout en présentant également un effet non périodique, structure quasi cristalline.

"C'est une théorie pour le moment, mais dans cet article, nous suggérons une configuration expérimentale similaire à l'expérience qui a produit les premiers supersolides, " dit Zhang. " La bonne nouvelle est que, nous ne devrions pas avoir à inventer de nouvelle technologie pour fabriquer ce matériau. Il s'agit essentiellement de tirer des lasers sur un condensat de Bose-Einstein."

Junpeng Hou, l'auteur principal de l'étude et doctorant en physique à l'UT Dallas, a déclaré que la production du matériel pourrait encore être difficile.

« Cela peut prendre plusieurs années pour que de nouveaux supersolides soient réalisés expérimentalement, " dit Hou. " Mais je crois que notre système ne prendrait pas si longtemps, peut-être un ou deux ans."