Les supersolides sont des matériaux à la fois fluides et solides. Des physiciens d'Innsbruck et de Genève ont pour la première fois étudié ce qui se passe lorsqu'un tel état est déséquilibré. Ils ont découvert une forme molle d'un solide d'un grand intérêt pour la science. Comme le rapportent les chercheurs dirigés par Francesca Ferlaino et Thierry Giamarchi dans Physique de la nature , ils ont également pu inverser le processus et restaurer la supersolidité.

L'année dernière, plus de cinquante ans après les premières propositions théoriques, chercheurs à Pise, Stuttgart et Innsbruck ont ​​réussi indépendamment pour la première fois à créer des supersolides en utilisant des gaz quantiques ultrafroids d'atomes de lanthanides hautement magnétiques. Cet état de la matière est, en un sens, solide et liquide à la fois. "En raison des effets quantiques, un gaz d'atomes très froid peut développer spontanément à la fois un ordre cristallin d'un cristal solide et un écoulement de particules comme un liquide quantique superfluide, c'est-à-dire un fluide capable de s'écouler sans aucun frottement, " explique Francesca Ferlaino de l'Institut d'optique quantique et d'information quantique de l'Académie autrichienne des sciences et du Département de physique expérimentale de l'Université d'Innsbruck. " Bien simplifié, un supersolide dipolaire peut être imaginé comme une chaîne de gouttelettes quantiques qui communiquent entre elles via un bain de fond superfluide, " dit Thierry Giamarchi, physicien théoricien de l'Université de Genève.

Étonnamment réversible

Dans Physique de la nature , les chercheurs rapportent maintenant comment un tel état supersolide réagit si le bain superfluide entre les gouttelettes est drainé par contrôle du champ magnétique externe. "Nous avons pu montrer que sans le bain, les gouttelettes perdent rapidement connaissance les unes des autres et commencent à se comporter comme de petits systèmes quantiques indépendants - elles se déphasent. Le supersolide se transforme en un solide normal, " dit Maximilian Sohmen de l'équipe de Francecsa Ferlaino. " Ce 'solide, ' toutefois, est encore mou, il peut vaciller et supporter de nombreuses excitations collectives, appelé phonons, " ajoute Philipp Ilzhöfer de l'équipe d'Innsbruck. "Cela fait de cet état un sujet d'étude très intéressant mais complexe avec des liens étroits avec la physique des solides et d'autres domaines."

Peut-être étonnamment, les physiciens d'Innsbruck ont ​​également réussi à inverser ce processus de déphasage :lorsqu'ils ont rempli le bain de fond, les gouttelettes ont renouvelé leur communication par effet tunnel de particules et rétabli la supersolidité.