Un nouvel état de la matière réalisé par des chercheurs de l’ULB

Solide, gazeuse ou liquide: la matière telle que nous la connaissons peut se retrouver dans différents états. Un quatrième état de la matière bien connu des spécialistes n’est autre que le plasma, un gaz ionisé porté à très haute température. Théoriquement, d’autres états de la matière sont également envisageables, notamment dans des environnements extrêmes de très basses ou très hautes températures, de forte pression ou de densité,en présence d’un champ électromagnétique intense…

À l’Université libre de Bruxelles, les théoriciens Marco Di Liberto et Nathan Goldman, du CENOLI (Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems) viennent de travailler à la réalisation d’un de ces états « exotiques » de la matière: un « gaz secoué ultrafroid ».

« Récemment, il a été suggéré que de nouvelles phases peuvent apparaître en secouant périodiquement un système; ceci peut être réalisé en confinant un gaz d’atomes ultrafroids dans une certaine région, et en secouant le potentiel de confinement », explique l’ULB dans un communiqué. « Schématiquement, cela correspondrait à mettre des atomes dans une boîte et à secouer celle-ci de façon périodique ». En jargon, on parle décrit l’application de telles perturbations périodiques « d’ingénierie de Floquet ».

Les nouvelles phases attendues de la matière sont alors caractérisées par un nombre mathématique (un « invariant topologique » ) qui prend des valeurs entières selon la phase générée: W = (0, +1, -1, … ).

Les chercheurs bruxellois et leurs collègues allemands et britanniques viennent de décrire la première réalisation expérimentale de telles phases dans un système d’atomes ultrafroids secoués. Ils vont à présent étudier les propriétés de cet état de la matière, notamment des propriétés de conduction.
« Cela constitue une première étape pour réaliser des phases encore plus complexes et intéressantes : des phases où des propriétés quantiques nouvelles pourraient émerger. Ce qui ouvrirait la voie à de nouvelles questions, et potentiellement, à des technologies nouvelles », indiquent les chercheurs.