Une équipe de physiciens et de spécialistes des matériaux américains a observé un nouvel état de la matière à l’interface entre deux oxydes : l’aluminate de lanthane (LaAlO3) et le titanate de strontium (SrTiO3). Cette découverte montre que les électrons peuvent se lier entre eux de la même manière que les quarks se combinent pour former des neutrons et des protons.
Les électrons se déplacent dans des voitures dont le nombre augmente, ce qui donne lieu à une série de conductances qui apparaissent dans le triangle de Pascal. Crédit photo : Yun-Yi Pai.
“Normalement, les électrons dans les semi-conducteurs ou les métaux se déplacent et se dispersent, et finissent par dériver dans une direction si vous appliquez une tension”, a expliqué le co-auteur principal, le professeur Jeremy Levy, chercheur au département de physique et d’astronomie de l’Université de Pittsburgh et à l’Institut quantique de Pittsburgh.
“Mais dans les conducteurs balistiques, les électrons se déplacent plutôt comme des voitures sur une autoroute”.
“L’avantage est qu’ils ne dégagent pas de chaleur et qu’ils peuvent être utilisés de manière très différente de l’électronique ordinaire.”
“La découverte que nous avons faite montre que lorsque les électrons peuvent être amenés à s’attirer les uns les autres, ils peuvent former des grappes de deux, trois, quatre et cinq électrons qui se comportent littéralement comme de nouveaux types de particules, de nouvelles formes de matière électronique”, a-t-il déclaré.
C’est similaire à la façon dont les quarks se lient entre eux pour former des neutrons et des protons.
Un indice important pour découvrir la nouvelle matière a été de reconnaître que ces conducteurs balistiques correspondent à une séquence dans le triangle de Pascal.
“Si vous regardez dans les différentes directions du triangle de Pascal, vous pouvez voir différents modèles de chiffres et l’un de ces modèles était un, trois, six, 10, 15, 21”, a déclaré le professeur Levy.
“C’est une séquence que nous avons remarquée dans nos données, donc c’est devenu un indice stimulant sur ce qui se passait réellement”.
“La découverte nous a pris du temps à comprendre, mais c’est parce que nous n’avons pas réalisé au départ que nous étions face à des particules composées d’un électron, de deux électrons, de trois électrons et ainsi de suite. Si vous combinez tout cela ensemble, vous obtenez la séquence 1, 3, 6, 10.”
“Les nouvelles particules présentent des propriétés liées à l’intrication quantique, qui peuvent potentiellement être utilisées pour l’informatique quantique et la redistribution quantique”, a-t-il ajouté.
“Cette découverte constitue une avancée passionnante vers la prochaine étape de la physique quantique”.
Les résultats ont été publiés dans la revue Science.
