Une équipe de scientifiques de l’Université de New York a créé une version de la phase exotique de la matière dans laquelle les particules lévitent acoustiquement et interagissent en échangeant des ondes sonores.
Les cristaux temporels – un ensemble de particules qui « tic-tac » – sont très prometteurs pour faire progresser l’informatique quantique et le stockage de données, entre autres utilisations.
Les particules du nouveau type de cristal temporel défient la troisième loi du mouvement de Newton, selon laquelle pour chaque action d’un objet, il y a une réaction égale et opposée, ce qui signifie que les forces se produisent toujours par paires équilibrées (c’est-à-dire égales en ampleur et opposées en direction).
En revanche, ces particules interagissent de manière plus indépendante et ne sont pas nécessairement liées à des forces équilibrées : elles se déplacent de manière non réciproque.
Notamment, ces cristaux de temps, visibles à l’œil nu, sont suspendus à un appareil d’un pied de haut que vous pouvez tenir dans votre main.
« Les haut-parleurs émettent des ondes sonores, ce qui nous permet de placer de petites particules dans les nœuds de pression de l’onde, où elles sont lévitées contre la gravité », a déclaré Leela Elliott, étudiante de l’Université de New York.
Le cristal temporel de l’équipe est constitué de billes de polystyrène suspendues par des ondes sonores, qui servent de « lévitateur acoustique » pour initialement maintenir les billes immobiles dans les airs.
« Nous avons découvert qu’un système très simple de deux particules lévitées dans une onde stationnaire acoustique peut produire des oscillations spontanées et un effet de cristal temporel grâce à leurs interactions déséquilibrées », a déclaré Mia Morrell, étudiante diplômée de l’Université de New York.
« Lorsque ces particules en lévitation interagissaient les unes avec les autres, elles le faisaient en échangeant des ondes sonores dispersées. »
« Plus précisément, les particules plus grosses diffusent plus de son que les particules plus petites. »
« Par conséquent, une grosse particule influencera davantage une petite particule que la petite particule n’influencera la grosse particule. »
« En conséquence, l’interaction entre une petite et une grosse particule est déséquilibrée. »
« Pensez à deux ferries de tailles différentes qui s’approchent d’un quai. »
« Chacun fait des vagues qui poussent l’autre – mais à des degrés différents, en fonction de leur taille. »
Les résultats élargissent les perspectives que ces cristaux offrent à la technologie et à l’industrie.
« Les cristaux temporels sont beaucoup plus autonomes dans le sens où ils choisissent tout pour eux-mêmes et continuent de fonctionner », a déclaré le professeur David Grier de l’Université de New York.
« Ils sont fascinants non seulement en raison de leurs possibilités, mais aussi parce qu’ils semblent si exotiques et compliqués. »
« Notre système, en revanche, est remarquable car il est incroyablement simple. »
Les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters.
