Le recours aux skyrmions pourrait réduire drastiquement la taille des disques durs de nos ordinateurs. © rock_rock, Pixabay, CC0 Creative Commons

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Skyrmion

DéfinitionClassé sous :physique , physique des particules , Skyrmion

Le terme skyrmion renvoie à une particule prédite par la théorie en 1962. À cette époque, la chromodynamique quantique (QCD) n'avait pas encore vu le jour. Le physicien britannique Tony Skyrme faisait alors intervenir un champ de pions pour mieux comprendre la nature des nucléons et de leur cohésion au cœur du noyau atomique. C'est dans ce cadre qu'il introduit les skyrmions comme des configurations de champs topologiquement stables.

Aujourd'hui, on parle de superposition quantique de baryons et d'états de résonance. Une définition délicate à appréhender, même pour les physiciens qui l'étudient. Plus simplement peut-être, disons que le skyrmion est constitué d'un tourbillon de spin sur une surface. Tourbillon qui peut être manipulé par la pointe d'un microscope à effet tunnel et à renfort d'un assez fort courant électrique.

Représentation du champ vectoriel de deux skyrmions magnétiques bidimensionnels : a) un skyrmion « en hérisson » b) un skyrmion « en spirale » © Karin Everschor-Sitte, Matthias Sitte, Wikipedia, CC by-sa 3.0

Le skyrmion dans la pratique

Le skyrmion a été observé pour la toute première fois dans un cristal de silicium et de manganèse en 2009, par des physiciens de l'université technique de Munich. On sait aujourd'hui que les skyrmions apparaissent dans des cristaux, des condensats de Bose-Einstein, des supraconducteurs ou à l'interface entre une mince couche magnétique et un substrat de métal lourd. Là, des interactions particulières poussent les spins à former un tourbillon plutôt qu'à pointer dans une même direction comme dans les aimants.

Et ce qui suscite tant d'intérêt de la part des physiciens, c'est que les skyrmions, de par leurs propriétés particulières (stabilité, petite taille, etc.), constituent des candidats potentiels à la création de nouveaux systèmes de stockage d’information plus efficaces.