Expérience de tressage de quasi-particules. a) Représentation schématique de l'échange de quasiparticules ; les quasiparticules sont représentées par des tourbillons rouges, et les trajectoires sont représentées en pointillés. b) Image SEM en fausses couleurs de l'interféromètre. Crédit :arXiv:2006.14115 [cond-mat.mes-hall]
Une petite équipe de chercheurs de l'Université Purdue a trouvé la preuve la plus solide à ce jour de l'existence d'anyons abéliens. Ils ont écrit un article décrivant les expériences qu'ils ont menées pour révéler l'existence des quasiparticules et l'ont téléchargé sur le serveur de préimpression arXiv en attendant l'examen par les pairs.
Les anyons ne sont ni des bosons ni des fermions - en fait, ce ne sont pas du tout des particules élémentaires. Au lieu, elles sont classées comme des quasi-particules qui existent en deux dimensions. On peut les observer, théoriquement parlant, lorsqu'elles apparaissent sous forme de perturbations dans des feuilles de matériaux bidimensionnelles. Les physiciens théoriques ont suggéré leur existence depuis la fin des années 1970 et ils ont été officiellement nommés par Frank Wilczek au début des années 1980. La théorie a également suggéré qu'ils tressent, mais différemment des bosons ou des fermions. Si un fermion ou un boson était traîné autour d'un autre du même genre, la théorie suggère, l'action ne produirait pas d'enregistrement de ce qui s'était produit. Mais parce que anyons modifient les fonctions d'onde, ils créeraient un tel record. Le processus consiste à insérer une phase dans la fonction d'onde des particules. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont créé un appareil qui leur a permis de voir la preuve d'un tel enregistrement.
Le dispositif créé par l'équipe impliquait de déplacer n'importe qui le long d'un chemin en 2D ; à un moment donné, le chemin s'est séparé. L'un des chemins faisait une boucle autour d'un autre anyon qui était situé au centre de l'appareil. L'autre a pris une route directe avant que les deux chemins ne soient réunis. L'équipe a ensuite mesuré le courant électrique dans l'appareil à la recherche de sauts. Selon la théorie, de tels sauts seraient présents lorsque des anyons ont été ajoutés puis supprimés de l'appareil, modifier la phase. Pour pouvoir enregistrer de tels sauts, l'appareil a été construit en couches de matériaux qui ont filtré le bruit aléatoire. Les mesures résultantes font le cas le plus fort à ce jour pour l'existence de quasiparticules, et ce faisant, ont fortement renforcé les théories qui décrivent à la fois leur existence et leur comportement. Ils ont également probablement ravivé les espoirs de certains chercheurs qui ont étudié la possibilité d'utiliser anyons pour créer des ordinateurs quantiques plus robustes.
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