Dans une nouvelle expérience, les scientifiques ont créé deux cristaux de temps à l’intérieur du superfluide, et les ont amenés à se toucher.
On a longtemps cru que les cristaux de temps étaient impossibles car leur mouvement perpétuel semblait défier les lois de la physique. Cependant, en utilisant la physique quantique les scientifiques ont non seulement créé des cristaux temporels, mais ils ont également montré qu’ils pouvaient alimenter des appareils utiles dans le futur.
Les scientifiques ont créé le premier système à deux corps “cristal de temps” dans une expérience qui semble contourner les lois de la physique.
Cette expérience intervient après que la même équipe ait récemment assisté à la première interaction de cette nouvelle phase de la matière.
“Tout le monde sait que les machines à mouvement perpétuel sont impossibles. Cependant, en physique quantique, le mouvement perpétuel est acceptable tant que nous gardons les yeux fermés. En nous faufilant par cette fente, nous pouvons fabriquer des cristaux de temps.” – Dr. Samuli Autti
On a longtemps cru que les cristaux de temps étaient impossibles car ils sont constitués d’atomes en mouvement perpétuel. La découverte, publiée aujourd’hui (2 juin 2022) dans la revue Dr.Nature Communicationsmontre que non seulement il est possible de créer des cristaux temporels, mais qu’ils peuvent aussi être transformés en dispositifs utiles.
Les cristaux temporels sont différents d’un cristal standard – comme les métaux ou les roches – qui est composé d’atomes disposés selon un modèle qui se répète régulièrement dans l’espace.
Théorisés pour la première fois en 2012 par le lauréat du prix Nobel Frank Wilczek et identifiés en 2016, les cristaux de temps présentent la propriété bizarre d’être en mouvement constant et répétitif dans le temps, malgré l’absence d’apport extérieur. Leurs atomes sont constamment en train d’osciller, de tourner, ou de se déplacer d’abord dans une direction, puis dans l’autre.
Les chercheurs ont refroidi de l’hélium-3 superfluide à un niveau proche du zéro absolu (moins 273,15°C) à l’intérieur de ce réfrigérateur rotatif, où deux cristaux de temps ont été créés et mis en contact. Crédit : Université d’Aalto/Mikko Raskinen
Samuli Autti, boursier EPSRC et auteur principal du département de physique de l’université de Lancaster, explique : “Tout le monde sait que les machines à mouvement perpétuel sont impossibles. Cependant, en physique quantique, le mouvement perpétuel est acceptable tant que nous gardons les yeux fermés. En nous faufilant par cette fissure, nous pouvons fabriquer des cristaux de temps”.
“Il s’avère que mettre deux d’entre eux ensemble fonctionne à merveille, même si les cristaux de temps ne devraient pas exister en premier lieu. Et nous savons déjà qu’ils existent aussi à température ambiante.”
Un “système à deux niveaux” est un élément de base d’un ordinateur quantique. Les cristaux de temps pourraient être utilisés pour construire des dispositifs quantiques qui fonctionnent à température ambiante.
Une équipe internationale de chercheurs de l’Université de Lancaster, du Royal Holloway de Londres, de l’Institut Landau et de l’Université Aalto d’Helsinki a observé des cristaux de temps en utilisant de l’hélium 3, un isotope rare de l’hélium auquel il manque un neutron. L’expérience a été réalisée à l’université d’Aalto.
Ils ont refroidi l’hélium-3 superfluide à environ un dix millième de degré de absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.
Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w
