Elle existait théoriquement depuis 85 ans mais personne ne l'avait jamais observée. On ne parle pas ici d'un quelconque yéti ou monstre du Loch Ness, mais d'une "particule élémentaire", le fermion de Weyl. En dehors de la prouesse scientifique, cette découverte pourrait augmenter drastiquement... la puissance de nos ordinateurs et smartphones.
C'est une équipe de l'université de Princeton qui a réussi à observer cette particule en laboratoire, pour la première fois. Pourtant, le physicien Hermann Weyl avait prédit son existence dès 1929, via des calculs mathématiques. Un peu comme pour le Boson de Higgs. À l'instar des bosons, les fermions sont les composants élémentaires de la matière.
Dans leur article publié dans le journal Science, les chercheurs expliquent avoir pu observer cette particule grâce à un cristal bien particulier, composé de tantale etd'arsenic.
Pas de poids, pas de chocolat
Mais qu'est-ce qui rend cette particule si unique? Il y a plusieurs différences très techniques, mais c'est surtout son absence de masse qui interpelle. À l'inverse de son cousin l'électron, le fermion de Weyl n'est pas simplement léger: il ne pèse rien, tout simplement.
C'est un gros avantage par rapport à l'électron, utilisé comme "moyen de transport" des données dans toute l'électronique moderne. Car celui-ci, à cause de son poids, peut se perdre s'il trouve un obstacle sur sa route. Mais dans ce cristal bien particulier, les fermions de Weyl ne se perdent jamais. "C'est comme s'ils avaient un système de GPS et pouvaient voyager sans jamais se disperser", précise Zahid Hasan, qui a dirigé les recherches.
De plus, cette particule ne génère pas de chaleur. L'électron si. Or, la chaleur est une des limites principales de nos ordinateurs. Pour le chercheur, "ces deux caractéristiques pourraient être une aubaine pour le futur de l'électronique, notamment dans le développement d'ordinateurs quantiques", des ordinateurs plus de 3600 fois plus puissants que nos classiques PC.
Un long chemin à parcourir
Pour autant, il faut être prudent avec ce genre d'avancées. Contacté par Le HuffPost, Milan Orlita, chercheur en semiconducteurs et en nanophysique au Laboratoire national des champs magnétiques de Grenoble trouve la découverte "intéressante" mais appelle à "faire très attention" à ne pas tirer de plans sur la comète.
"Il y a de nombreux types de matériaux similaires à ce cristal testés ces dernières années.", rappelle-t-il. "C'est une découverte importante, mais je ne préfère pas m'avancer sur les implications possibles en dehors du champ de la recherche".
12 Commentaires
Savant Indien
En Juillet, 2015 (14:45 PM)Anonyme
En Juillet, 2015 (14:51 PM)Nos gouvernants sont trops tiounés.
Sisi
En Juillet, 2015 (14:57 PM)En un mot c'est un savant qui ne sait rien.
Guisssssssssssss
En Juillet, 2015 (15:05 PM)...
Boy Diop Usa
En Juillet, 2015 (15:10 PM)physicist unhinged
There are three different kinds of spin-1/2 particles: Dirac, Majorana, and Weyl.
The first, Dirac fermions, have non-zero mass, and are represented as four component complex spinors. This is the mathematical description of fermions which emerges naturally from the massive Dirac equation, which Paul Dirac invented to describe the electron, a massive spin-1/2 particle, relativistically.
The electron has charge as well as mass, and it also has two possible helicity states, which mix with each other under boosts. It is associated with an antiparticle which is distinguishable from itself by its opposite charge: the positron.
When beta decays were first found, Wolfgang Pauli suggested that a third undetectable particle was being produced, since otherwise beta decays looked as if they violated energy conservation. Many people were even proposing that energy was only conserved statistically in beta decay, so Pauli's suggestion saved the day - the new particle was called the neutrino, because it had to be electrically neutral. But at that point the neutrino appeared to be massless. It could be argued that the neutrino spin was 1/2, just like that of the electron.
The massless case is always a special case in the representation theory of the Lorentz group - it turns out that a massless spin-1/2 particle can be represented by a two component spinor, rather than a four component spinor.
Hermann Weyl showed that the massless Dirac equation could be reduced to a two-component equation. The solutions of that equation are called Weyl spinors, or Weyl fermions.
Weyl fermions are two-component spinors. They are irreducible representations of the Lorentz group, and since they are massless, their helicity is a good quantum number - it is boost invariant, since Weyl spinors move at the speed of light. So there is a well-defined notion of a left-handed or a right-handed Weyl spinor.
Massive Dirac spinors can be written as combinations of left and right handed massless Weyl fermions.
But there is another way of representing the massive Dirac equation found by Ettore Majorana, which makes its solutions into real four component spinors. Majorana fermions correspond to another possible type of four component spinor, which can have mass, called the Majorana mass. But the reality condition means that the particle is indistinguishable from the antiparticle for a Majorana fermion. The reality condition also means that Majorana spinors have a two component representation.
Both Weyl and Majorana spinors can be regarded as constrained cases of Dirac spinors.
Weyl fermions at first appeared to be the ones that were involved in the theory of the weak interactions. The particle is distinguishable from its anti-particle because the spinors are complex.
Majorana fermions on the other hand are four component spinors for which the particle and antiparticle are indistinguishable. A Majorana fermion is its own antiparticle - much like the neutral spin-1 photon. Massless Majorana fermions are the natural objects to act as partners to neutral spin-1 or spin-0 particles, for people who like to build supersymmetric theories.
At the current time, things are somewhat up in the air, since neutrinos have been found to be massive rather than massless - even if their masses are very small.
It is not known whether Majorana fermions exist in nature, it is not known if neutrinos are actually Majorana fermions. They may be - if so then certain decays are allowed which wouldn't otherwise be, such as the very exotic neutrinoless double beta decay. Searches are under way for such decays.
It was long thought that neutrinos were Weyl fermions - as it turns out, at least two of the three known types of neutrinos are not, since neutrino oscillations have been observed. Neutrinos may also be Dirac fermions.
Deweneuty.
Anonyme
En Juillet, 2015 (16:43 PM)Anonyme
En Juillet, 2015 (16:44 PM)Anonyme
En Juillet, 2015 (19:34 PM)Baye Aas
En Juillet, 2015 (19:45 PM)Anonyme
En Juillet, 2015 (22:43 PM)Anonyme
En Juillet, 2015 (15:16 PM)The Truth
En Juillet, 2015 (20:20 PM)De toutes façons, vous n'allez pas croire à cette histoire et c'est mieux ainsi.
A bon entendeur, salut!
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