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Un nouvel état de la matière : un cristal de bosons

19.06.2023

Un groupe de physiciens de l'Université de Californie à Santa Barbara a fait une découverte sensationnelle, révélant les secrets d'un matériau unique créé à partir de bosons. Jusqu'à présent, la communauté scientifique s'est concentrée sur l'étude des fermions - particules subatomiques responsables de la stabilité et de l'interaction de la matière. Cependant, la dernière percée ouvre un nouveau chapitre dans l'étude des propriétés particulières des bosons et élargit nos connaissances dans le domaine de la physique des particules élémentaires.

En superposant les réseaux de diséléniure et de disulfure de tungstène dans une configuration torsadée spéciale connue sous le nom de motif moiré, les scientifiques ont créé un cristal hautement ordonné de particules bosoniques appelées excitons. Cela a conduit à l'émergence d'un nouvel état de la matière, appelé "l'isolant corrélé bosonique".

Les bosons diffèrent des fermions par leur comportement unique. Alors que les fermions ne peuvent pas occuper le même niveau d'énergie, les bosons le partagent facilement, ce qui leur confère des propriétés particulières.

Le professeur Chenghao Jin, expert en physique de la matière condensée de l'Université de Californie à Santa Barbara, explique : « Les bosons ont la capacité d'occuper le même niveau d'énergie, alors que les fermions l'évitent. Cette différence forme la base de l'univers que nous observons. ".

Pour observer et identifier les excitons dans le matériau, les chercheurs ont utilisé la méthode de la « spectroscopie pompe-sonde ». En superposant deux réseaux et un éclairage intense, les scientifiques ont stimulé la formation et l'interaction des excitons. Cette méthode a permis d'étudier le comportement des excitons et de révéler leurs propriétés.

Il est intéressant de noter qu'avec une augmentation de la densité des excitons, ils sont devenus immobiles en raison d'une forte interaction, ce qui a conduit à la formation d'un état cristallin très ordonné et à un effet isolant. Du fait de la corrélation entre ces particules bosoniques, à une certaine densité, elles se sont organisées en un isolant symétrique et neutre en charge. Cette découverte est la première fois qu'un tel matériau est créé dans un système réel de matière, et pas seulement dans des conditions synthétiques.

Les scientifiques notent: "Nous avons établi une corrélation qui a amené les bosons dans un état hautement ordonné. Nous avons créé une plate-forme pour étudier les bosons dans des matériaux réels qui n'existaient pas auparavant."

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Mini climatiseur Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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L'énergie de l'espace pour Starship 08.05.2024

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Nouvelle méthode pour créer des batteries puissantes 08.05.2024

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Drones laser contre les nuisibles 10.01.2022

Selon les autorités japonaises, jusqu'à 16 % des matières premières nécessaires à la production alimentaire dans les conditions modernes sont perdues en raison de l'impact des ravageurs. Dans le même temps, d'ici le milieu du siècle, la demande alimentaire augmentera de 70% en raison de la croissance démographique, et le réchauffement climatique ne fera que créer des conditions plus favorables à la reproduction des ravageurs. Les experts suggèrent d'utiliser des armes laser contrôlées par l'intelligence artificielle pour les combattre.

Jusqu'à présent, les développeurs japonais de l'association de recherche NARO n'ont même pas de prototype d'installation laser pour lutter contre les insectes nuisibles, mais ils prévoient de mener des tests sur le terrain l'année prochaine. Le principe du contrôle des insectes est assez simple : une caméra stéréoscopique les détectera, et un système d'intelligence artificielle prédira la trajectoire de vol des nuisibles et les abattra avec une impulsion laser, tirant avec un peu de plomb. Le fait est qu'en 0,03 seconde, dont le système a besoin pour viser, le papillon parvient à voler de six à neuf centimètres, de sorte que la prise de vue doit être effectuée avec un réglage automatique afin que les impulsions laser soient garanties pour atteindre la cible.

En tant qu'insectes expérimentaux, les experts japonais ont l'intention d'utiliser des adultes de la légionnaire asiatique du coton ou de la chenille légionnaire du maïs, qui peuvent causer des dommages importants aux récoltes de cultures populaires en Asie, en Afrique, au Moyen-Orient et en Inde. Le papillon a des dimensions linéaires de l'ordre de 2 à 3 cm, ce qui en fait une cible appropriée pour les installations laser expérimentales. Selon les calculs des développeurs, une unité laser est capable de détruire jusqu'à 300 insectes par minute. À l'avenir, un tel antiparasitaire pourra être monté sur des véhicules aériens sans pilote et envoyé travailler dans les champs.

Il est important que cette méthode élimine l'utilisation de produits chimiques nocifs pour lutter contre les insectes. De tels produits chimiques perdent leur efficacité avec le temps, mais nécessitent un investissement important en temps et en argent pour se développer. De plus, ils sont dangereux pour l'environnement.

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