Une équipe de recherche conjointe a démontré avec succès le confinement complet des ondes mécaniques au sein d'un seul résonateur – ce qui est longtemps considéré comme théoriquement impossible. Leurs conclusions, publiées le 3 avril Lettres d'examen physiqueMarquez une percée majeure dans le mystère centenaire des états liés dans le continuum (BIC). L'équipe est originaire de Postech (Pohang University of Science and Technology) et de Jeonbuk National University.
De nombreuses technologies qui nous entourent – des smartphones et des appareils d'échographie aux radios – se répercutent sur la résonance, un phénomène dans lequel les ondes sont amplifiées à des fréquences spécifiques. Cependant, les résonateurs typiques perdent progressivement de l'énergie au fil du temps, nécessitant une entrée d'énergie constante pour maintenir leur fonction.
Il y a près d'un siècle, les lauréats du prix Nobel John von Neumann et Eugene Wigner ont proposé un concept contre-intuitif: dans certaines conditions, les vagues pourraient être piégées indéfiniment sans aucune fuite d'énergie. Ces soi-disant états liés du continuum (BIC) sont comme des tourbillons qui restent en place même alors qu'une rivière coule autour d'eux. Mais pendant des décennies, les scientifiques pensaient que ce phénomène ne pouvait pas exister dans un système compact à une seule particule.
Maintenant, l'équipe de recherche a franchi cette frontière théorique de longue date en réalisant avec succès BIC dans une seule particule.
En utilisant un système de particules granulaires cylindriques – des tiges solides et des tiges solides en quartz – les chercheurs ont construit une plate-forme mécanique hautement accordable. En ajustant précisément comment les cylindres se touchent, ils pourraient contrôler la façon dont les ondes mécaniques interagissent aux limites de contact.
Sous l'alignement spécial, un mode onde s'est complètement confiné dans un seul cylindre sans aucune énergie s'échappant dans la structure environnante. Cette soi-disant BIC protégée par la polarisation n'était pas seulement théorique – elle a été observée dans de vraies expériences. Encore plus remarquable, le système a obtenu des facteurs de qualité (facteurs Q) de plus de 1 000, une mesure de l'efficacité d'un résonateur stocke l'énergie avec une perte minimale.
Que se passe-t-il lorsque beaucoup de ces cylindres spéciaux sont connectés dans une chaîne? L'équipe a découvert que les modes de vagues piégés pourraient s'étendre dans toute la chaîne sans se disperser – un phénomène connu sous le nom de bande plate.
« C'est comme jeter une pierre dans un étang encore et voir les ondulations rester immobiles, vibrant uniquement en place », a déclaré l'auteur principal, le Dr Yeongtae Jang. « Même si le système permet le mouvement des vagues, l'énergie ne se propage pas – elle reste parfaitement confinée. »
Ce comportement est décrit comme une bande liée dans le continuum (BBIC) et ouvre de nouvelles possibilités de récolte d'énergie, de capteurs ultra-sensibles et même de communications avancées.
« Nous avons franchi une frontière théorique de longue date », a déclaré le professeur Junsuk Rho, qui mène la recherche. « Bien que cela soit encore dans la phase de recherche fondamentale, les implications sont significatives – des dispositifs d'énergie à faible perte aux technologies de détection et de signal de nouvelle génération. »
