Une équipe de physiciens d'Europe et d'Afrique du Sud a montré que des électrons se déplaçant de manière aléatoire dans le graphène peuvent imiter la dynamique de particules telles que les rayons cosmiques, malgré un déplacement à une fraction de leur vitesse, dans un article sur le point d'être publié dans le Revue Physique Européenne B .
Andrey Pototsky et ses collègues ont utilisé leur connaissance du graphène, qui est constitué d'une couche de carbone, un atome d'épaisseur, et emballé dans un motif de treillis en nid d'abeille. Dans un tel matériau, l'interaction des électrons avec les atomes modifie la masse effective des électrons. Par conséquent, l'énergie des électrons dans le graphène devient similaire à l'énergie des photons.
Par conséquent, les électrons du graphène peuvent être considérés comme se comportant comme des rayons cosmiques, qui appartiennent à une famille dite des particules ultra-relativistes, même si leur vitesse réelle est cent fois inférieure à la vitesse de la lumière.
Les auteurs ont utilisé les équations classiques utilisées pour décrire le mouvement aléatoire, appelé mouvement brownien, pour étudier la dynamique des électrons dans les limites de leur mini-laboratoire de graphène. Ils ont considéré différentes géométries de puces de graphène et les ont soumises à des conditions changeantes qui affectent la façon dont ces électrons diffusent à travers le matériau, comme la température et l'intensité du champ électrique.
Aller un peu plus loin, les auteurs ont pu rectifier les fluctuations des électrons et contrôler le mouvement des électrons lui-même, d'un type de mouvement chaotique inhabituel à un mouvement périodique, en faisant varier le champ électrique.
Les travaux futurs démontreraient expérimentalement comment la variation de la température peut être utilisée de manière positive pour améliorer les performances des puces de graphène en obtenant un meilleur contrôle sur le transport des électrons. De tels mini-laboratoires de graphène pourraient également nous aider à comprendre la dynamique de la matière et de l'antimatière dans les rayons cosmiques.
