Les scientifiques ont étudié les propriétés uniques des quasiparticules dans les plasmas en exécutant des simulations informatiques avancées sur des superordinateurs disponibles via l’entreprise commune européenne pour le calcul haute performance. Ils proposent d’utiliser des quasiparticules pour créer des sources lumineuses aussi puissantes que les plus avancées qui existent aujourd’hui, mais beaucoup plus petites. Crédit : Bernardo Malaca
Les propriétés apparemment défiantes de la physique des quasiparticules pourraient être exploitées pour des applications allant de l’imagerie non destructive à la fabrication de puces informatiques.
Une équipe internationale de scientifiques s’est lancée dans une mission visant à remodeler les principes fondamentaux de la physique des rayonnements dans le but de développer des sources de lumière ultra-lumineuses. Dans une nouvelle étude publiée dans Photonique naturelledes chercheurs de l’Instituto Superior Técnico (IST) au Portugal, de l’Université de Rochester, de l’Université de Californie à Los Angeles et du Laboratoire d’Optique Appliquée en France ont proposé des moyens d’utiliser des quasiparticules pour créer des sources lumineuses aussi puissantes que les plus avancées. existant aujourd’hui, mais beaucoup plus petit.
Le pouvoir des quasiparticules
Les quasiparticules sont des entités remarquables formées par les mouvements synchronisés de plusieurs électrons. Curieusement, ils peuvent se déplacer à des vitesses inégalées, dépassant même la vitesse de la lumière, et peuvent supporter des forces extraordinairement intenses, semblables à celles qui se produisent à proximité des trous noirs.
« L’aspect le plus fascinant des quasiparticules est leur capacité à se déplacer d’une manière qui serait interdite par les lois de la physique régissant les particules individuelles », explique John Palastro, scientifique principal au Laboratoire d’énergie laser et professeur adjoint au Département de mécanique. Ingénierie et professeur agrégé à l’Institut d’Optique.
Recherche avancée et applications potentielles
Palastro et ses collègues ont étudié les propriétés uniques des quasiparticules dans les plasmas en exécutant des simulations informatiques avancées sur des superordinateurs disponibles via l’entreprise commune européenne de calcul haute performance. Ils voient des applications prometteuses pour les sources lumineuses à base de quasiparticules, notamment l’imagerie non destructive pour rechercher des virus, comprendre des processus biologiques tels que photosynthèsefabriquer des puces informatiques et explorer le comportement de la matière dans les planètes et les étoiles.
«La flexibilité est énorme», déclare Bernardo Malaca, doctorant à l’IST et auteur principal de l’étude. « Même si chaque électron effectue des mouvements relativement simples, le rayonnement total de tous les électrons peut imiter celui d’une particule se déplaçant plus vite que la lumière ou une particule oscillante, même s’il n’y a pas un seul électron localement qui soit plus rapide que la lumière ou une particule oscillante. électron. »
Avantages par rapport aux sources lumineuses actuelles
Les sources lumineuses à base de quasiparticules pourraient présenter un avantage certain par rapport aux formes existantes, comme les lasers à électrons libres, qui sont rares et massives, ce qui les rend peu pratiques pour la plupart des laboratoires, hôpitaux et entreprises. Avec la théorie proposée dans l’étude, les quasiparticules pourraient produire une lumière incroyablement brillante sur une infime distance à parcourir, ce qui pourrait potentiellement déclencher des progrès scientifiques et technologiques généralisés dans les laboratoires du monde entier.
