Preuve Anyon observée à l'aide d'un minuscule collisionneur Anyon

Exemple et principe de l'expérience. (A) Quasiprobabilité d'exclusion p :La probabilité K d'avoir deux anyons sortant dans le même canal de bord de sortie est modifiée par le facteur (1 – p). (B) Principe de l'expérience :La tension V génère les courants I ⁰ vers QPC1 et QPC2. Ces deux QPC, accordé dans le régime de rétrodiffusion faible T 1 , T 2 . Crédit : ≪ 1, agissent comme des sources poissoniennes aléatoires d'anyons qui entrent en collision sur cQPC. (C) Image au microscope électronique à balayage (MEB) en fausses couleurs de l'échantillon. Le gaz d'électrons est représenté en bleu et les grilles en or. Les courants de bord sont représentés par des lignes rouges (lignes pointillées rouges après le partitionnement). Science (2020). DOI :10.1126/science.aaz5601

Une équipe de chercheurs de Sorbonne Université, Le CNRS et l'Ecole Normale Supérieure ont rapporté des preuves d'observation d'une quasiparticule appelée anyon. Dans leur article publié dans la revue Science , l'équipe décrit le minuscule collisionneur anyon qu'ils ont construit en laboratoire avec leurs résultats. Dmitri Feldman, avec l'Université Brown a publié un article Perspective sur le travail dans le même numéro de la revue.

Comme le note Feldman, le modèle standard de la physique des particules théorise qu'il existe deux types de particules élémentaires :les bosons et les fermions. Mais comme il le note également, le modèle standard décrit la physique en trois dimensions avec des particules à leurs niveaux d'énergie les plus élevés. Cela laisse une certaine marge de manœuvre à l'existence d'autres types de quasiparticules qui n'existent qu'en deux dimensions. Une telle quasiparticule 2-D proposée est l'anyon - ce n'est pas un fermion ou un boson. Et la théorie a suggéré que sa charge peut être inférieure à celle d'un électron, ce qui en fait la plus petite quasiparticule chargée proposée. Et ils se comportent différemment des fermions ou des bosons d'une manière particulière. Les fermions s'évitent et les bosons peuvent former des groupes—anyons, en revanche, ont été prédits pour interagir quelque part entre attirer et repousser. Et c'est cette caractéristique qui était au cœur du travail de l'équipe en France.

Le travail consistait à créer un très petit collisionneur Anyon 2-D, si petit qu'ils ont dû utiliser un microscope électronique pour observer l'action à l'intérieur. Le collisionneur consistait en un plan 2-D placé entre un autre matériau en couches. Plus précisement, le collisionneur contenait un liquide Hall quantique qui était maintenu à l'intérieur d'un champ magnétique puissant. Les charges électriques ont été dirigées le long des tunnels de source vers des contacts ponctuels quantiques. Les flux Anyon ont été dirigés de manière à les obliger à entrer en collision au milieu du collisionneur, puis à sortir le long de l'un des deux chemins désignés. Dans un tel appareil, les fermions quitteraient le collisionneur par des chemins séparés, tandis que les bosons partiraient sous forme de touffes. Les chercheurs ont observé des signes d'agglutination mineure - moins que ce qui serait vu avec les bosons, mais conforme à ce que la théorie a suggéré qu'il se produirait avec n'importe qui.