Selon la théorie de la mécanique quantique, les particules peuvent présenter à la fois des propriétés particulaires et ondulatoires, connues sous le nom de dualité onde-particule. Ce concept a été démontré expérimentalement pour de nombreuses entités physiques, notamment les photons, qui peuvent se comporter à la fois comme des particules (photons) et des ondes (lumière).
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Physics, des chercheurs de l'Université de Glasgow en Écosse rapportent des observations expérimentales d'électrons se comportant d'une manière paradoxale similaire. Ils ont découvert que les électrons peuvent exister à la fois sous forme de particules lourdes à déplacement lent et également sous forme de particules plus légères et à déplacement plus rapide. Cette double nature des électrons n’a jamais été observée auparavant et offre un aperçu alléchant du monde énigmatique de la mécanique quantique.
L'équipe de recherche, dirigée par le Dr Daragh McLoughlin, a utilisé une combinaison de technologie laser ultrarapide et de techniques d'imagerie avancées pour sonder le comportement des électrons dans des matériaux à l'échelle nanométrique. Ils ont observé que lorsque les électrons sont confinés dans un matériau, leurs propriétés peuvent s’écarter de leurs caractéristiques typiques.
Plus précisément, les chercheurs ont découvert que les électrons peuvent se comporter comme s’ils avaient acquis une masse significative lorsqu’ils sont confinés dans une petite région de l’espace. Cela contraste fortement avec leur comportement typique en tant que particules en mouvement libre. Cependant, lorsque les mêmes électrons pouvaient voyager dans un espace plus grand, ils présentaient une masse plus légère et se déplaçaient à une vitesse accrue.
Cet extraordinaire phénomène de dualité électronique pourrait fournir des informations précieuses sur la compréhension de la supraconductivité à haute température, où les matériaux peuvent conduire l'électricité sans pratiquement aucune résistance à de très basses températures. Ce phénomène n’est pas encore entièrement compris et on pense que le comportement quantique des électrons y joue un rôle crucial.
En étudiant la double nature des électrons et leurs propriétés inhabituelles lorsqu’ils sont confinés dans des matériaux, les scientifiques pourraient découvrir de nouvelles stratégies pour manipuler et exploiter ces comportements pour des applications potentielles dans l’informatique quantique, l’électronique à l’échelle nanométrique et d’autres technologies de pointe.
