Une matière à la fois solide et fluide : le mystère du supersolide. 

Imaginez une matière qui reste rigide comme un cristal, mais qui peut s’écouler comme un liquide sans aucune résistance. C’est exactement ce qu’on appelle un “supersolide”. En physique quantique, ce type de matière défie les lois classiques : les particules y sont ordonnées comme dans un solide, mais peuvent se déplacer sans friction, comme dans un superfluide. Contrairement aux solides ordinaires, les supersolides peuvent changer de forme, de densité et de direction en fonction des interactions avec d’autres particules, tout en gardant une structure régulière. Ce phénomène ne peut se produire qu’à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu, là où la chaleur ne perturbe plus les mouvements des particules.

Le rôle étrange de l’hélium et des fluides sans viscosité

Pour mieux comprendre ce phénomène, pensons à un autre fluide surprenant : l’hélium liquide refroidi à l’extrême. À ces températures, l’hélium perd toute viscosité, ce qui signifie qu’il ne colle plus et s’écoule sans aucune friction. C’est ce qu’on appelle un superfluide. Pourtant, même au zéro absolu, les particules continuent de bouger légèrement, à cause d’un principe fondamental de la physique quantique. Dans le cas particulier de l’isotope hélium-4, il faut appliquer une pression énorme — 25 fois la pression atmosphérique — pour qu’il cesse de bouger et devienne solide. Ces comportements, bien que difficiles à imaginer, montrent à quel point la matière peut se comporter de manière étrange dans le monde quantique.

La lumière transformée en matière : un exploit inédit

La grande nouveauté, c’est que des scientifiques ont réussi quelque chose d’incroyable : ils ont transformé de la lumière en une sorte de matière très spéciale, appelée supersolide. Pour y arriver, ils ont utilisé un matériau très pur, appelé arséniure de gallium, sur lequel ils ont envoyé un rayon laser. Cela a créé ce qu’on appelle des polaritons, qui sont un mélange entre la lumière (les photons) et la matière (les excitons, des petites particules excitées). Ensuite, les chercheurs ont placé ces polaritons dans une sorte de couloir miniature, un guide d’ondes, pour les contenir et les observer. Et là, surprise : les polaritons se sont organisés tout seuls en formant un cristal, tout en gardant les propriétés d’un fluide, comme s’ils pouvaient couler. C’est la première fois que cela arrive en mélangeant la lumière et la matière. Avant, les expériences utilisaient uniquement des gaz très froids pour créer ce type de matière.

Article de Simon Kabbaj (MSN)