Transmission de données qui fonctionne au moyen d'ondes magnétiques au lieu de courants électriques :pour de nombreux scientifiques, c'est la base des technologies futures qui rendront la transmission plus rapide et les composants individuels plus petits et plus économes en énergie. Magnon, les particules de magnétisme, servir de supports d'informations mobiles. Il y a presque 15 ans, des chercheurs de l'Université de Münster (Allemagne) ont réussi pour la première fois à atteindre un nouvel état quantique de magnons à température ambiante :un condensat Bose-Einstein de particules magnétiques, également connu sous le nom de « superatome, ' c'est-à-dire un état extrême de la matière qui ne se produit généralement qu'à des températures très basses.

Depuis, il a été remarqué que ce condensat de Bose-Einstein reste spatialement stable, bien que la théorie ait prédit que le condensat de magnons, qui sont des particules attractives, devrait s'effondrer. Dans une étude récente, les chercheurs ont maintenant montré pour la première fois que les magnons au sein du condensat se comportent de manière répulsive, ce qui conduit à la stabilisation du condensat. "De cette façon, nous résolvons une contradiction de longue date entre la théorie et l'expérience, " déclare le professeur Sergej O. Demokritov qui a dirigé l'étude. Les résultats peuvent être pertinents pour le développement des futures technologies de l'information. L'étude a été publiée dans la revue Communication Nature .

Contexte et méthode :

La particularité du condensat de Bose-Einstein est que les particules de ce système ne diffèrent pas les unes des autres et sont principalement dans le même état de mécanique quantique. L'état peut donc être décrit par une seule fonction d'onde. Cela résulte, par exemple, dans des propriétés telles que la superfluidité, qui se caractérise par sa dissipation nulle lors du mouvement du condensat à basse température. Le condensat de magnons de Bose-Einstein est à ce jour l'un des rares phénomènes quantiques dits macroscopiques qui ont pu être observés à température ambiante.

Précédemment, les processus dans le condensat avaient été étudiés exclusivement dans des champs magnétiques homogènes, c'est-à-dire dans des champs magnétiques également puissants en tout point et dans lesquels les lignes de champ pointent uniformément dans une direction. Comme précédemment, à l'aide d'un résonateur micro-ondes, qui a généré des champs avec des fréquences dans la gamme des micro-ondes, les chercheurs ont excité des magnons formant un condensat de Bose-Einstein. Dans l'expérience actuelle, elles ou ils, cependant, introduit un puits dit potentiel supplémentaire, qui correspond à un champ magnétique statique inhomogène, ce qui crée des forces agissant sur le condensat. Cela a permis aux scientifiques d'observer directement l'interaction des magnons dans le condensat.

Dans ce but, ils ont utilisé une méthode de spectroscopie de diffusion de la lumière Brillouin. Cela impliquait d'enregistrer la densité locale des magnons avec une lumière laser de sondage focalisée sur la surface de l'échantillon. De cette façon, les chercheurs ont enregistré la redistribution spatiale de la densité du condensat dans différentes conditions expérimentales. Les données recueillies ont permis aux chercheurs de tirer la conclusion ferme que les magnons dans le condensat interagissent de manière répulsive, gardant ainsi le condensat stable.

En outre, les chercheurs ont observé deux temps caractéristiques de dissipation, c'est-à-dire la dissipation d'énergie et de quantité de mouvement du condensat vers d'autres états. Le temps de dissipation de la quantité de mouvement (la quantité de mouvement décrit l'état mécanique de mouvement d'un objet physique) s'est avéré très long. "C'est peut-être la première preuve expérimentale d'une éventuelle superfluidité magnétique à température ambiante, ", souligne Sergej Demokritov.

Jusqu'à maintenant, l'utilisation de condensats de particules magnétiques a été rendue difficile principalement par la courte durée de vie du condensat. "Notre réalisation du condensat en mouvement et l'étude du transport du magnon ainsi que la découverte de deux temps différents montrent que la durée de vie n'a rien à voir avec la dissipation de la quantité de mouvement du condensat en mouvement, " déclare le premier auteur, le Dr Igor Borisenko. Les résultats pourraient donc ouvrir de nouvelles perspectives pour les applications de magnon dans les futures technologies de l'information.