Une équipe de chercheurs travaillant à l'Institut für Laserphysik, Université de Hambourg, a trouvé des preuves de superfluidité dans un gaz 2D extrêmement froid de fermions. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur travail avec un gaz de Fermi 2D et ce qu'ils en ont appris.

L'un des grands défis qui restent à relever en physique est de comprendre les facteurs en jeu avec les supraconducteurs fonctionnant à haute température. Une approche pour atteindre cet objectif consiste à étudier la superfluidité des matériaux. Les superfluides sont des matériaux qui peuvent s'écouler sans viscosité, mais uniquement à des vitesses inférieures à leur vitesse critique. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont examiné la possibilité d'un gaz de Fermi 2D en tant que superfluide. Des recherches antérieures ont montré que les gaz de Fermi 3D peuvent présenter des caractéristiques superfluides, et la théorie a suggéré que les gaz de Fermi 2D pourraient, aussi, mais jusqu'à présent, cela n'avait jamais été démontré.

L'expérience et la démonstration par l'équipe en Allemagne ont commencé avec les chercheurs isolant environ 6, 000 ions lithium-6 créant un gaz de Fermi. Ils ont ensuite utilisé des équipements optiques et magnétiques pour refroidir le gaz jusqu'à près du zéro absolu, ce qui a maintenu les ions fermement en place. Les chercheurs ont ensuite créé une "boîte" pour les atomes en les suspendant dans un réseau créé à l'aide de deux lasers bleus. Cela a permis de confiner les atomes dans une configuration 2D. Les chercheurs ont ensuite forcé le gaz à travers le réseau à l'aide de doubles faisceaux laser rouges à l'aide d'un motif d'interférence. La modification de la fréquence des lasers a permis aux chercheurs de faire varier la vitesse à laquelle le gaz se déplaçait à travers le réseau.

Les chercheurs ont ensuite testé le gaz dans le réseau pour voir s'il se déplaçait sans viscosité et, dans l'affirmative, à quelles vitesses. Le test a été effectué en vérifiant la température dans le réseau pendant que le gaz se déplaçait - en l'absence de viscosité, aucune chaleur n'est générée. Leurs expériences ont montré que le gaz était un superfluide et qu'il s'est transformé en un gaz régulier à 35 nK - ce qu'ils notent, est d'accord avec ce qui avait été théorisé. Ils suggèrent que leur travail a ouvert la voie à l'étude de la superfluidité dans les matériaux fermioniques 2D.

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