Condensat fermionique

Les bosons et les fermions sont des particules subatomiques (morceaux de matière plus petits qu'un atome). La différence entre un boson et un fermion est le nombre d'électrons, de neutrons et/ou de protons de l'atome. Un atome est composé de bosons s'il possède un nombre pair d'électrons. Un atome est composé de fermions s'il a un nombre impair d'électrons, de neutrons et de protons. Un exemple de boson serait un gluon. Un exemple de fermion serait le potassium 40, qui est ce que Deborah Jin a utilisé comme nuage de gaz. Les bosons peuvent former des amas et sont attirés les uns par les autres, alors que les fermions ne forment pas d'amas. Les fermions se trouvent généralement en chaînes droites car ils se repoussent les uns les autres. C'est parce que les fermions obéissent au principe d'exclusion de Pauli, qui stipule qu'ils ne peuvent pas se rassembler dans le même état quantique.

Tout comme les condensats de Bose-Einstein, les condensats de Fermi vont s'unir (croître ensemble en une seule entité) avec les particules qui les composent. Les condensats de Bose-Einstein et les condensats de Fermi sont également des états de matière créés par l'homme. Les particules qui composent ces états de matière doivent être artificiellement surrefroidies pour avoir les propriétés qu'elles ont. Cependant, les condensats de fermi ont atteint des températures encore plus basses que les condensats de Bose-Einstein. De plus, les deux états de la matière n'ont pas de viscosité, ce qui signifie qu'ils peuvent s'écouler sans s'arrêter.

La création d'un condensat de fermi est très difficile. Les fermions obéissent au principe d'exclusion, et ils ne sont pas attirés les uns par les autres. Ils se repoussent mutuellement. Jin et son équipe de recherche ont trouvé un moyen de les fusionner. Ils ont ajusté et appliqué un champ magnétique sur les fermions antisociaux, de sorte qu'ils ont commencé à perdre leurs propriétés. Les fermions ont conservé une partie de leur caractère, mais ils se sont comportés un peu comme des bosons. Grâce à cela, ils ont pu faire fusionner des paires de fermions séparées les unes des autres, encore et encore. Mme Jin soupçonne que ce processus d'appariement est le même pour l'hélium 3, également un superfluide. Sur la base de ces informations, ils peuvent émettre l'hypothèse (faire une supposition éclairée) que les condensats fermioniques s'écouleront également sans aucune viscosité.

Un autre phénomène connexe est la supraconductivité. Dans la supraconductivité, des électrons appariés peuvent circuler avec une viscosité nulle. La supraconductivité présente un certain intérêt, car elle peut être une source d'électricité moins chère et plus propre. Elle pourrait également être utilisée pour alimenter les trains en lévitation et les voitures volantes.

Mais cela ne peut se faire que si les scientifiques peuvent créer ou découvrir des matériaux qui sont des supraconducteurs à température ambiante. En fait, un prix Nobel sera décerné à celui qui réussira à fabriquer un supraconducteur à température ambiante. Pour l'instant, le problème est que les scientifiques doivent travailler avec des supraconducteurs à environ -135 °C. Cela implique l'utilisation d'azote liquide et d'autres méthodes pour obtenir des températures extrêmement froides. C'est bien sûr un travail fastidieux, c'est pourquoi les scientifiques préfèrent utiliser des supraconducteurs à température ambiante. L'équipe de Mme Jin pense que le remplacement des électrons appariés par les fermions appariés permettrait d'obtenir un supraconducteur à température ambiante.