L’Excitonium…

Vous l’ignoriez ? Non, mais moi si !

Rien que le nom, j’adore. Et dire qu’il m’aura fallu attendre la fin de l’année dernière pour en prendre connaissance.

D’autant que ça n’a rien de sexuel, d’aphrodisiaque ou de sensuel : Il s’agit seulement d’une nouvelle forme de la matière.

Personnellement, je ne connaissais jusque-là que l’état solide, l’état liquide, l’état gazeux et la quatrième forme de la matière que sont les plasmas.

Bé, je restais un nain, figurez-vous, d’une ignorance-crasse toujours démontrée, parce qu’il en existe au moins une cinquième !

Car depuis les années 1970, les scientifiques traquaient cette étrange forme de la matière baptisée « excitonium ». Mais les techniques employées manquaient de précision. Et les preuves avancées n’étaient pas suffisamment convaincantes. Celles présentées tout récemment par des chercheurs américains semblent définitives.

C’est au cœur d’un dichalcogénure de métal de transition des plus banal – bé oui : Le diséléniure de titane – que des chercheurs de l’université de l’Illinois (États-Unis) affirment avoir observé, pour la toute première fois, cette forme de la matière qui leur échappait jusqu’alors.

En tout cas, ils présentent à la communauté, des preuves expérimentales jugées suffisamment probantes de son existence.

Rappelons que les « excitons » correspondent à des quasi-particules qui apparaissent en certaines circonstances, dans les semi-conducteurs notamment. Lorsqu’un électron situé en bordure d’une bande de valence est excité, il peut alors sauter la bande interdite pour rejoindre la bande de conduction. Derrière lui, il laisse un vide dans la bande de valence que les physiciens nomment… trou !

Bon, les « trous », l’excitation, tout ça, ça me connaît (ou plus justement, j’en connais un rayon qui touche à l’excellence).

Mais il ne s’agit pas de ça. Ce trou-là se comporte alors comme une particule de charge positive. Parfois, il s’apparie avec l'électron échappé et l’ensemble forme un « exciton ».

Hein, avouez, vous ne saviez pas !

Et si vous le saviez, vous auriez pu me le dire, que je paraisse un peu moins kon que nature quand je me suis mis à blaguer « lourdement » autour du sujet alors qu’il y avait des « dames » parfaitement honorables qui comprenaient la même chose que moâ.

Mais pas le freluquet, jeune blanc-du-bec d’étudiant, qui persistait à faire son intéressant en salon…

En fait, le terme « excitonium » a été inventé dans les années 1960 – par un physicien théoricien de Harvard, Bert Halperin – pour désigner un condensat composé d’excitons. Depuis, nombre de théoriciens aurait spéculé sur le fait que « l’excitonium » se présente comme un isolant, comme un conducteur parfait ou encore comme un superfluide.

Délirant.

Et personne n’avait encore pu apporter la preuve expérimentale de son existence.

Alors que moâ et mon unique neurone… (celui du « nerf-honteux » …) mais c’est une autre histoire…

Comme cela arrive régulièrement en sciences & recherche – et même si l’idée avait traversé l’esprit des chercheurs américains –, l’objectif premier des expériences menées par l’équipe de l’université de l’Illinois n’était pas de traquer « l’excitonium ». Mais simplement et dans un premier temps, de tester les capacités d’une nouvelle technique destinée à étudier les supraconducteurs à haute température : La spectroscopie de perte d’énergie des électrons résolue en moment (M-EELS).

C’est grâce à cette nouvelle résolution de l’EELS que les chercheurs sont aujourd’hui convaincus que ce qu’ils ont observé – au cœur de 5 cristaux différents – la formation d’un « excitonium ».

À une température proche de celle de la transition de phase – quelque 190 kelvins, ce qui n’est pas très chaud, mais représente tout de même quelques 100° K supérieur au « zéro-absolu » –, l’énergie des électrons est tombée à zéro sans que leur moment s’annule.

Ô divine surprise !

La preuve qu’il fallait du ralentissement des fluctuations du plasma et de la cristallisation des électrons de valence en un condensat « d’excitons ».

Bon, je fais pareil, mais à température ambiante…

Enfin, pareil, pareil, je ne sais pas finalement.

Ce qui reste assez sidérant, c’est que ces chercheurs imaginent encore très mal quelles applications pratiques leur découverte pourrait avoir. En revanche, ils sont convaincus qu’elle les aidera à éclairer quelques-unes des manifestations étranges à nos sens de la mécanique quantique.

Ce dont on est désormais certain, c’est que « l’excitonium » est en réalité composé d’un condensat de paires « électrons-trous ».

Je ne savais pas que c’était envisagé, car sans ça, j’aurai pu en postuler l’existence expérimentale… dans un autre domaine de la « vie des bêtes ».

Naturellement, il me fallait te vous partager cette information capitale, d’autant qu’elle va probablement ouvrir d’autres confirmations de la physique quantique.

C’est donc « à suivre » !

Bonne fin de week-end à vous toutes et tous !

I³