Le Point.fr - 21/04/2012
par Chloé Durand-Parenti
En désintégrant la particule élémentaire, des physiciens sont enfin parvenus à mettre la main sur l'insaisissable orbiton.
Ça y est ! Après spinon et holon, orbiton s'est enfin décidé à montrer le bout de son nez ! Personne ne vous l'a présenté ? Orbiton n'est autre qu'un tout petit petit éclat d'électron. Vous croyiez cette particule élémentaire indivisible ? Eh bien, non ! S'il est insécable isolé, un électron peut-être cassé en plusieurs éléments, lorsqu'il est confiné dans un matériau, et interagit avec son environnement.
La théorie voulait que celui-ci puisse être divisé en trois quasi-particules ("quasi" parce que réputées incapables d'exister hors d'un matériau), chacune d'elle détenant l'une des caractéristiques de l'électron. Sauf que, jusqu'ici, on n'avait pu en observer empiriquement que deux : le spinon associé au spin, que l'on peut se représenter comme un minuscule aimant porté par la particule, et le holon, véhiculant la charge électrique de l'électron. L'orbiton, lui, codant pour le mouvement de l'électron autour du noyau de l'atome, jouait à cache-cache avec les scientifiques.
Secret des quasi-particules
Il aura fallu attendre 2012 pour qu'une équipe internationale de chercheurs, emmenée par Thorsten Schmitt de l'institut suisse Paul Scherrer, annonce l'avoir observé. Dans un article publié cette semaine dans la revue Nature, ces physiciens expliquent l'avoir détecté en désintégrant un électron dans un oxyde de cuivre (Sr2CuO3). Pour y parvenir, ils ont bombardé la surface aux rayons X afin d'exciter les électrons puis comparer le rayonnement reçu à celui restitué par le matériau. Une technique qui leur a permis de déduire les propriétés des particules obtenues. Résultat ? Un électron scindé en deux quasi-particules, un spinon et... un orbiton. En 1996, une autre équipe avait obtenu un spinon et un holon. La prochaine étape serait donc maintenant de réussir à repérer les trois simultanément.
De la recherche fondamentale, certes, mais qui porte en germe de nombreuses applications pratiques. En effet, le secret des quasi-particules composant l'électron pourrait être la clef pour la supraconductivité à haute température, cette étrange propriété qu'ont certains matériaux de n'opposer aucune résistance au passage d'un courant électrique et de repousser les champs magnétiques, après avoir été plus ou moins refroidis. Ces métaux doivent généralement descendre jusqu'au zéro absolu (- 273 °C !) pour atteindre cet état quantique. Mais, aujourd'hui, les scientifiques arrivent à élaborer des matériaux supraconducteurs à - 150 °C. L'objectif est de faire encore remonter le thermomètre pour ouvrir la voie aux trains à lévitation magnétique, aux ordinateurs quantiques surpuissants ainsi qu'au stockage et au transport d'électricité sans la moindre déperdition d'énergie ! Qui dit mieux...
(http://www.lepoint.fr/science/l-electron-dans-tous-ses-etats-21-04-2012-1453698_25.php)
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