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  • L'électron dans tous ses états.

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 #17508    par yoyo
 lundi 23 avril 2012 à 02:37
Nature a écrit :La désintégration d'un électron en deux quasi-particules : le spinon et l'orbiton.

En désintégrant la particule élémentaire, des physiciens sont enfin parvenus à mettre la main sur l'insaisissable orbiton.
Ça y est ! Après spinon et holon, orbiton s'est enfin décidé à montrer le bout de son nez ! Personne ne vous l'a présenté ? Orbiton n'est autre qu'un tout petit petit éclat d'électron. Vous croyiez cette particule élémentaire indivisible ? Eh bien, non ! S'il est insécable isolé, un électron peut-être cassé en plusieurs éléments lorsqu'il est confiné dans un matériau et interagit avec son environnement.
La théorie voulait que celui-ci puisse être divisé en trois quasi-particules ("quasi" parce que réputées incapables d'exister hors d'un matériau), chacune d'elle détenant l'une des caractéristiques de l'électron. Sauf que, jusqu'ici, on n'avait pu en observer empiriquement que deux : le spinon associé au spin, que l'on peut se représenter comme un minuscule aimant porté par la particule, et le holon, véhiculant la charge électrique de l'électron. L'orbiton, lui, codant pour le mouvement de l'électron autour du noyau de l'atome, jouait à cache-cache avec les scientifiques.
Secret des quasi-particules
Il aura fallu attendre 2012 pour qu'une équipe internationale de chercheurs, emmenée par Thorsten Schmitt de l'institut suisse Paul Scherrer, annonce l'avoir observé. Dans un article publié cette semaine dans la revue Nature, ces physiciens expliquent l'avoir détecté en désintégrant un électron dans un oxyde de cuivre (Sr2CuO3). Pour y parvenir, ils ont bombardé la surface aux rayons X afin d'exciter les électrons puis comparer le rayonnement reçu à celui restitué par le matériau. Une technique qui leur a permis de déduire les propriétés des particules obtenues. Résultat ? Un électron scindé en deux quasi-particules, un spinon et... un orbiton. En 1996, une autre équipe avait obtenu un spinon et un holon. La prochaine étape serait donc maintenant de réussir à repérer les trois simultanément.
De la recherche fondamentale, certes, mais qui porte en germe de nombreuses applications pratiques. En effet, le secret des quasi-particules composant l'électron pourrait être la clef pour la supraconductivité à haute température, cette étrange propriété qu'ont certains matériaux de n'opposer aucune résistance au passage d'un courant électrique et de repousser les champs magnétiques, après avoir été plus ou moins refroidis. Ces métaux doivent généralement descendre jusqu'au zéro absolu (- 273 °C !) pour atteindre cet état quantique. Mais, aujourd'hui, les scientifiques arrivent à élaborer des matériaux supraconducteurs à - 150 °C. L'objectif est de faire encore remonter le thermomètre pour ouvrir la voie aux trains à lévitation magnétique, aux ordinateurs quantiques surpuissants ainsi qu'au stockage et au transport d'électricité sans la moindre déperdition d'énergie ! Qui dit mieux . . .
Source : Le Point

Spin–orbital separation in the quasi-one-dimensional Mott insulator Sr2CuO3

When viewed as an elementary particle, the electron has spin and charge. When binding to the atomic nucleus, it also acquires an angular momentum quantum number corresponding to the quantized atomic orbital it occupies. Even if electrons in solids form bands and delocalize from the nuclei, in Mott insulators they retain their three fundamental quantum numbers: spin, charge and orbital. The hallmark of one-dimensional physics is a breaking up of the elementary electron into its separate degrees of freedom. The separation of the electron into independent quasi-particles that carry either spin (spinons) or charge (holons) was first observed fifteen years ago. Here we report observation of the separation of the orbital degree of freedom (orbiton) using resonant inelastic X-ray scattering on the one-dimensional Mott insulator Sr2CuO3. We resolve an orbiton separating itself from spinons and propagating through the lattice as a distinct quasi-particle with a substantial dispersion in energy over momentum, of about 0.2 electronvolts, over nearly one Brillouin zone.
Source : Nature.


Amicalement.

yoyo
Dernière modification par MIMATA le lundi 23 avril 2012 à 09:58, modifié 1 fois. Raison : Ajout de la balise "Cite" pour les citations
 #17511    par MIMATA
 lundi 23 avril 2012 à 10:11
Bonjour,

C'est sûr que les propriétés de la supraconductivité laissent envisager de nouvelles technologies et de nouveaux modes de propulsion, ce serait une vrai révolution technologique si les propriétés magnétiques étaient maîtrisées.