Une première mondiale : des physiciens transforment la lumière en matière… mais à quoi cela peut-il bien servir ?

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.

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 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.

Pourquoi tout cela est-il important ? Parce qu’en comprenant mieux ces nouveaux états de la matière, les chercheurs ouvrent la voie à des applications pratiques étonnantes. Par exemple, cela pourrait mener à la création de dispositifs lumineux plus efficaces, de lubrifiants sans frottement, ou encore d’ordinateurs imitant le cerveau humain (appelés neuromorphiques). Ce genre de percée montre comment la recherche fondamentale peut, à terme, transformer notre quotidien. Manipuler la lumière comme une matière fluide et structurée relevait autrefois de la science-fiction, mais cela devient une réalité observable en laboratoire.

Cette découverte n’est pas seulement un exploit technique, c’est aussi un symbole du progrès scientifique. Elle prouve que ce que l’on pensait irréalisable il y a quelques décennies devient aujourd’hui tangible, mesurable et exploitable. À mesure que les chercheurs explorent les frontières du monde quantique, nous nous rapprochons de nouvelles inventions qui pourraient changer notre rapport à la matière, à l’énergie et même à l’information. Ce “supersolide de lumière”, aussi mystérieux soit-il, pourrait bien illuminer l’avenir de la science… et de nos vies.

Source : cnr.it