Des physiciens de l'Université de Bonn ont réussi à mettre un gaz supraconducteur dans un état exotique. Leurs expériences permettent de nouvelles connaissances sur les propriétés de la particule de Higgs, mais aussi dans les caractéristiques fondamentales des supraconducteurs. La publication, qui est déjà disponible en ligne, paraîtra bientôt dans le journal Physique de la nature .

Pour leurs expériences, des scientifiques de l'université de Bonn ont utilisé un gaz composé d'atomes de lithium, qu'ils ont considérablement refroidi. A une certaine température, l'état du gaz change brutalement :il devient un supraconducteur qui conduit un courant sans aucune résistance. Les physiciens parlent aussi de transition de phase. Un changement soudain similaire se produit avec l'eau lorsqu'elle gèle.

Le lithium gazeux passe à un état plus ordonné lors de sa transition de phase. Cela inclut la formation de soi-disant paires de Cooper, qui sont des combinaisons de deux atomes qui se comportent comme une seule particule à l'extérieur.

Atomes qui dansent en partenaire

Ces paires se comportent fondamentalement différemment des atomes individuels :elles se déplacent ensemble et peuvent le faire sans se disperser sur d'autres atomes ou paires. C'est la raison de la supraconductivité. Mais que se passe-t-il lorsque vous essayez d'exciter les paires ?

"Nous avons illuminé le gaz avec un rayonnement micro-ondes, " explique le Prof. Dr. Michael Köhl de l'Institut de Physique de l'Université de Bonn. " Cela nous a permis de créer un état dans lequel les paires commencent à vibrer et la qualité de la supraconductivité a donc oscillé très rapidement :un moment le gaz était un bon supraconducteur, le suivant un mauvais. "

Cette oscillation commune des paires de Cooper correspond au boson de Higgs découvert à l'accélérateur du CERN en 2013. Cet état étant très instable, seule une poignée de groupes de travail dans le monde ont réussi à le produire.

Les expériences permettent d'avoir un aperçu de certaines propriétés physiques du boson de Higgs. Par exemple, les physiciens espèrent que de telles études leur permettront de mieux comprendre la désintégration de cette particule à vie extrêmement courte à moyen terme.

Supraconducteurs à commutation rapide

Mais les expériences sont également intéressantes pour une autre raison :elles montrent un moyen d'activer et de désactiver la supraconductivité très rapidement. Les supraconducteurs essaient normalement de rester dans leur état conducteur aussi longtemps que possible. Ils peuvent être dissuadés par chauffage, mais c'est un processus très lent. Les expériences montrent qu'en principe, cela peut également être plus de mille fois plus rapide. Cette idée peut ouvrir des applications complètement nouvelles pour les supraconducteurs.

Le succès des scientifiques de Bonn repose également sur une coopération réussie entre théorie et expérimentation :« Nous avons théoriquement prédit les phénomènes, " explique Prof. Dr. Corinna Kollath du Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik à l'Université de Bonn. "Au cours des expériences à l'Institut de physique, Le professeur Köhl et ses collègues savaient exactement quoi chercher."