Comment ces scientifiques ont transformé la lumière d’un laser en corps solide

La physique quantique révolutionne la façon dont on comprend le monde. Nous ne connaissons ainsi que de quatre états de la matière : solide, liquide, gazeux et plasma. Mais dans le monde quantique, des matériaux pourraient se transformer et, dans certaines conditions, se trouver dans d’autres états, comme l’état supersolide. Une équipe internationale de chercheurs a d’ailleurs annoncé le 5 mars dernier dans la revue scientifique Nature avoir trouvé un moyen de forcer la lumière laser à se transformer en un supersolide, rapporte Phys.org.

Une existence longtemps incertaine

Il est difficile d’expliquer simplement ce que sont les supersolides, tant leur nature est par définition contre-intuitive. Ils combinent à la fois une structure similaire à celle d’un cristal, donc solide, mais n’ont aucune viscosité, ce qui signifie qu’ils peuvent s’écouler sans aucune résistance, comme le ferait un fluide. Cette situation précise survient principalement dans un environnement dans lequel la température est proche du zéro absolu, explique Futura-Sciences.

Dès 1969, les physiciens russes Alexander Andreev et Ilya Liftshitz avaient prédit théoriquement la possibilité que certaines matières puissent passer dans un état supersolide. Cette affirmation a ensuite fait l’objet de nombreuses expériences tentant de prouver l’existence de ce nouvel état. Le doute a finalement été définitivement levé en 2019, lorsque trois équipes indépendantes ont réussi à atteindre expérimentalement un état supersolide.

Une nouvelle idée

Le travail récemment mené par une équipe de nanotechnologues, d’ingénieurs et de physiciens du Conseil national de recherches d’Italie (CNR) va encore plus loin. Partant de la découverte faite il y a plus de dix ans que la lumière pouvait devenir un fluide lorsque les conditions adéquates étaient réunies, ils ont envisagé la possibilité qu’elle pouvait aussi être transformée en supersolide. Leur approche ne repose pas sur un travail dans des températures extrêmement basses mais sur l’utilisation d’un laser. Celui-ci a été dirigé vers un morceau taillé d’arséniure de gallium, un semi-conducteur, détaille Geo.

L’interaction entre les arêtes façonnées de l’échantillon et le laser a fait naître des particules hybrides appelées polaritons, qui ont été contraintes de se regrouper en un supersolide. « Nous avons en fait transformé la lumière en un solide. C’est assez impressionnant », a résumé Dimitrios Trypogeorgos, auteur principal de l’étude, cité par NewScientist. Les chercheurs ont indiqué qu’ils souhaitent désormais poursuivre leurs recherches sur ce supersolide fabriqué à base de lumière.