Spin

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Cousin lourd de l'électron, le muon se comporte comme un petit aimant en rotation et, depuis longtemps, défie les prédictions du modèle standard de la physique des particules. Laboratoire pour tester des théories peut-être invérifiables avec le LHC, comme celles concernant la matière noire, il a fait l'objet d'une longue prise de mesures avec une expérience menée par les physiciens du Fermilab, aux États-Unis, au point d'avoir peut-être atteint en 2023 le statut de découverte d'une nouvelle physique.

Sciences

Physique des particules

De possibles signes d'une cinquième force confirmés avec des muons au Fermilab

actualité

• 13/08/2023

En chauffant du silicium avec un laser, des chercheurs américains ont réussi à créer un nouveau matériau qu’ils ont baptisé Q-silicon. Ferromagnétique à température ambiante, il pourrait permettre d’importantes avancées dans la spintronique et l’informatique quantique.

Tech

Informatique

Le Q-silicon, un pas de géant vers la spintronique et l'informatique quantique

actualité

• 04/07/2023

Le physicien japonais Jun Kondo, qui a donné son nom à l'effet Kondo. © AIST, Tokyo

Sciences

Physique

Effet Kondo

définition

• 02/07/2023

Les lois de la mécanique quantique laissent penser qu'à l'horizon d’une dizaine d’années si l'on s'y prend bien, des ordinateurs — ou pour le moins, des calculateurs spécialisés dans la résolution de certains problèmes impossibles à résoudre pendant le temps de calcul d'une vie humaine par des super-ordinateurs classiques —, verront le jour en exploitant des phénomènes quantiques. Parmi les start-ups françaises prometteuses pouvant permettre de prendre une place importante dans cette révolution que pourrait constituer le calcul quantique, il y a depuis la fin de l'année dernière SiQuance, à Grenoble. Elle s'appuie sur des travaux menés depuis un certain temps par le CEA et le CNRS. À terme, on estime que cette seconde révolution quantique pourrait créer plus de 500 milliards d'euros de valeur au sein de toute l’industrie (énergie, transport, santé…).

Sciences

Qubit

SiQuance, la start-up issue du CEA et du CNRS qui veut révolutionner les ordinateurs quantiques

actualité

• 18/01/2023

Des chercheurs ont mis en lumière un phénomène physique contre-intuitif : lorsque des atomes de néodyme sont chauffés, leurs spins magnétiques s'alignent, alors qu'ils étaient désordonnés à basse température. Ce devrait être l'inverse.

Sciences

Spin

Curiosité physique : des spins magnétiques qui gèlent lorsque la température augmente

actualité

• 06/07/2022

Une vue du LHC au Cern. La machine permet de traquer l'existence des rishons. © Cern

Sciences

Physique des particules

Rishons

définition

• 16/04/2021

À partir d’un ion de calcium 40 et de son spin, des chercheurs ont mis au point le plus petit moteur du monde. Des travaux qui pourraient, à terme, améliorer l’efficacité énergétique des systèmes.

Sciences

Physique

Le plus petit moteur du monde est constitué d’un seul atome

actualité

• 23/08/2019

La théorie BCS qui explique la supraconductivité a valu le prix Nobel de physique à ses auteurs en 1972. Catherine Pépin, chercheuse en physique théorique, nous en présente les grandes lignes en vidéo.

Sciences

Supraconducteur

La supraconductivité expliquée grâce à la théorie BCS

actualité

• 18/03/2019

Quatre interactions dites fondamentales suffisent à décrire tous les processus physiques, chimiques ou biologiques. Parmi elles, l’interaction faible. Et pour la première fois, une équipe de scientifiques a mesuré cette interaction entre protons et neutrons au cœur du noyau d’un atome.

Sciences

Physique

Première mesure de l’interaction faible

actualité

• 21/12/2018

La propriété de supraconduction s'explique par l'apparition de paires de Cooper, des électrons associés par deux quand la température descend sous une valeur critique. Les électrons ont un spin 1/2 mais des chercheurs viennent pour la première fois de démontrer que dans un alliage YPtBi, ces électrons appariés se comportent comme s'ils avaient chacun un spin 3/2. C'est du jamais vu.

Sciences

Physique

Une supraconductivité inconnue avec de nouvelles paires de Cooper

actualité

• 12/04/2018

La matière noire pourraient s'être formée à partir de région où le champ responsable de l'existence du boson de Brout-Englert-Higgs était très intense pendant l'hypothétique phase d'inflation du Big Bang. Ces régions se seraient effondrées en donnant des trous noir primordiaux, c'est-à-dire, donc, la matière noire. Voilà donc sa nature expliquée... Mais l'hypothèse reste à vérifier.

Sciences

Physique

Le boson de Higgs explique-t-il l'origine de la matière noire ?

actualité

• 28/03/2018

Sir Joseph John Thomson (18 décembre 1856 - 30 août 1940), le découvreur de l'électron. © Cavendish Laboratory, université de Cambridge

Sciences

Matière

Électron

définition

• 14/01/2018

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

Sciences

Physique

Skyrmion

définition

• 28/10/2017

Être réglé comme une horloge suisse. L’expression est connue de tous. Et voici maintenant que des physiciens de l’École polytechnique fédérale de Lausanne nous proposent d’aller au-delà. De mesurer l’écoulement du temps — avec une grande précision toujours — sans avoir à recourir à la moindre horloge.

Sciences

Physique

Mesurer le temps sans horloge

actualité

• 10/02/2017

Au sein d'un semiconducteur, la répartition des électrons ménage des « trous » qui se comportent comme des particules de charge positive. La théorie dit qu'ils pourraient être utilisés, comme des électrons, pour porter les qubits d'un ordinateur quantique. La pratique vient de le confirmer, avec une heureuse surprise à la clé : ces trous résistent mieux à la décohérence, le cauchemar de l'informatique quantique.

Sciences

Qubit

Nouvelle piste pour l'ordinateur quantique : les trous

actualité

• 28/07/2016

La mécanique quantique nous apprend que les photons – ces grains de lumière – sont des bosons, c'est-à-dire des particules avec un spin entier, contrairement aux grains de matière que sont électrons, quarks et neutrinos (il s'agit quant à eux de fermions avec un spin demi-entier). Pourtant, comme viennent de le montrer des chercheurs, dans certaines situations, les photons peuvent posséder également un moment cinétique demi-entier… toujours selon les lois de la physique quantique.

Sciences

Physique

Physique quantique : une nouvelle forme de lumière découverte !

actualité

• 19/05/2016

De nouvelles observations, menées avec un radiotélescope, ont mis en évidence un curieux alignement de jets de trous noirs supermassifs – et donc de leurs axes de rotation. Le phénomène occupe une si grande région de l'univers observable qu'il est probablement la manifestation d'une nouvelle physique ayant opéré tôt dans l'histoire du cosmos.

Sciences

Trous noirs

D'étranges trous noirs pourraient révéler une nouvelle physique !

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• 15/04/2016

En physique quantique, le spin est une propriété des particules. Bien qu'il ne possède pas d’équivalent exact à l’échelle classique, on peut l’expliquer en le comparant à la polarisation d'un aimant. Tout est quantique revient en vidéo sur l’expérience de Stern et Gerlach qui a permis de mettre en évidence cette propriété.

Sciences

Mécanique quantique

Tout est quantique : le spin d'une particule dévoilé par une expérience

actualité

• 07/04/2016

Certains ions sont plus appropriés que d’autres pour réaliser des mémoires ou des portes logiques pour ordinateurs quantiques. Il faut donc pouvoir les intriquer entre eux pour tenter d’aboutir à ces machines mythiques capables de surpasser des ordinateurs classiques pour certaines tâches. Deux groupes de physiciens sont arrivés à produire cette intrication pour la première fois.

Sciences

Physique

Ordinateur quantique : des progrès avec les pièges à ions

actualité

• 24/01/2016

Un groupe de physiciens a montré que l'intrication quantique pouvait être obtenue avec des électrons distants de presque deux kilomètres. Un record qui pourrait permettre aux réseaux de télécommunications quantiques d'utiliser cette intrication dans des ordinateurs quantiques.

Sciences

Intrication quantique

Intrication quantique : un record de distance de deux kilomètres !

actualité

• 02/12/2015

Pour réaliser des ordinateurs quantiques, les chercheurs ont essayé plusieurs briques de base : des pièges à ions, des circuits supraconducteurs et même des boîtes quantiques à base de semi-conducteurs. Une équipe internationale de chercheurs vient d'annoncer que, pour la première fois, elle a pu utiliser du silicium pour réaliser un composant important pour les ordinateurs quantiques : une porte logique CNot (Controlled-Not). Une nouveauté qui pourrait bien bouleverser le monde de la physique quantique.

Sciences

Qubit

Ordinateur quantique : la première porte CNot en silicium est prometteuse

actualité

• 13/10/2015

Le fameux paradoxe EPR conduit, via les inégalités de Bell, à des tests des lois de la mécanique quantique. Ces tests reposent sur la mesure du spin de paires de particules intriquées, comme des électrons ou des photons. Ils ne sont pas sans failles mais un groupe de physiciens vient d'éliminer les deux principales dans une nouvelle expérience. La mécanique et la cryptographie quantiques en sortent renforcées.

Sciences

Intrication quantique

Intrication quantique : un test plus solide de l'effet EPR

actualité

• 09/09/2015

Des chercheurs américains sont parvenus à amplifier de manière significative le signal lumineux émis par des centres NV, des impuretés du réseau cristallin du diamant. Une nouvelle pierre apportée à l’édifice de l’ordinateur quantique.

Sciences

Physique

Ordinateur quantique : un candidat qubit brille plus que les autres

actualité

• 01/01/2015

Les ondes électromagnétiques transportant un moment angulaire orbital (OAM) sont prometteuses car elles étendent les canaux de transmission disponibles. Elles permettraient aussi le transfert d'informations à haut débit pourvu que le signal ne soit pas dégradé par la turbulence de l'air. L'obstacle semble surmontable avec des faisceaux laser comme vient de le montrer un groupe de chercheurs autrichiens.

Sciences

Physique

Record : des ondes radio à OAM sur 3 km, un espoir de débits très élevés

actualité

• 18/11/2014

Les lois de la mécanique quantique imposent aux molécules d’eau d’exister sous deux formes en fonction des états de spin des protons. Une ingénieuse méthode a été mise au point par des chercheurs allemands pour séparer ces deux types de molécules mélangées ordinairement dans l’eau. Elle devrait permettre de mieux comprendre des processus en astrophysique et en biologie dans lesquels ces deux états sont impliqués.

Sciences

Physique

Un prisme électrique pour percer les mystères de l'eau

actualité

• 15/09/2014

Les physiciens aiment bien donner des noms originaux à certains phénomènes physiques qui apparaissent étranges et captivent l’imagination, tels les jumeaux de Langevin ou le chat de Schrödinger. Une expérience qui a été réalisée montre que l’on peut dissocier, dans l’espace, un neutron de son spin tout comme le sourire du chat d’Alice au pays des merveilles peut se séparer de l’animal imaginé par Lewis Carroll. Il existe bien ce que l’on appelle des chats du Cheshire quantiques.

Sciences

Observation

Quand le chat d'Alice entre au pays des merveilles quantiques

actualité

• 11/08/2014

L'origine du spin des protons est l'une des grandes énigmes encore non résolues de la physique des particules élémentaires. De nouvelles analyses des expériences effectuées avec le RHIC, le célèbre collisionneur d'ions lourds aux États-Unis, feraient maintenant jouer un rôle important aux gluons. Ces particules, en quelque sorte les photons de la force nucléaire liant les quarks au sein d'un proton, pourraient rendre compte de la moité de son spin.

Sciences

Physique

Le mystère du spin du proton se désépaissit

actualité

• 15/07/2014

Certains noyaux, possédant un moment cinétique, peuvent être utilisés pour stocker des qubits, comme avec le spin des électrons. Ils ont l'avantage de mieux résister à la décohérence mais manipuler ces qubits imposait jusqu'ici un champ magnétique, ce qui constituait un obstacle pour la réalisation d'un ordinateur quantique. Un groupe de physiciens a trouvé une astuce permettant de se servir de champs électriques comme pour des circuits d'ordinateurs classiques.

Sciences

Qubit

Ordinateur quantique : vers des qubits nucléaires ?

actualité

• 16/06/2014

On étudie depuis quelques années les bases de nouveaux types de mémoires utilisant des sortes de tourbillons stables dans les matériaux magnétiques : les skyrmions. Ces solitons topologiques pourraient permettre de miniaturiser les mémoires magnétiques. On vient d'observer pour la première fois des états liés de deux skyrmions, des molécules en quelque sorte.

Sciences

Physique

Le futur des mémoires magnétiques passe-t-il par les skyrmions ?

actualité

• 28/02/2014

Plutôt que de tenter d'affronter de face l'obstacle de la décohérence en isolant le plus possible un ordinateur quantique de son environnement, il est en théorie possible d'utiliser des codes correcteurs d'erreurs quantiques. On développe cette stratégie par exemple avec des registres quantiques portés par des noyaux de carbone dans du diamant.

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Physique

Ordinateur quantique : corrigera-t-on les erreurs avec le diamant ?

actualité

• 06/02/2014

Le modèle standard de la physique des particules élémentaires a commencé à prendre forme pendant les années 1960 avec la théorie unifiée des forces nucléaire faible et électromagnétique, ainsi que le modèle des quarks pour les hadrons. On fête cette année les 50 ans de la découverte de ce modèle par deux physiciens, George Zweig et Murray Gell-Mann. Zweig était en poste au Cern lorsqu'il a publié ses idées dans un article daté du 17 janvier 1964.

Sciences

Physique

Anniversaire : les quarks ont 50 ans

actualité

• 27/01/2014

Les ordinateurs, dans un futur proche, seront sans doute plus performants grâce à la spintronique. Ils pourraient également être bien moins gourmands en énergie si les composants spintroniques sont aussi faits de matériaux supraconducteurs. On pensait généralement que ce n'était pas possible, mais une équipe de chercheurs vient de montrer le contraire en employant une terre rare, l'holmium.

Sciences

Physique

Bientôt des superordinateurs grâce à la spintronique à supraconducteurs ?

actualité

• 17/01/2014

Aux frontières de l'électronique du futur, on rencontre souvent le graphène, les isolants topologiques et la spintronique. On y croise même parfois les ordinateurs quantiques. La première observation d'un effet Hall de spin quantique dans du graphène est peut-être un pas de plus en direction de la convergence de ces domaines de recherche.

Sciences

Physique

Spintronique : un nouvel effet Hall de spin dans le graphène

actualité

• 31/12/2013

Le graphène doit être une des clés ouvrant les portes d'une nouvelle électronique dans le nanomonde. Pour la première fois, on vient de le doter de propriétés ferromagnétiques en le fonctionnalisant, comme disent les chimistes. Nul doute que ce nouveau composé aura des applications dans le domaine de la spintronique.

Sciences

Physique

Une première : du graphène rendu magnétique

actualité

• 14/11/2013

Cela fait quelques années que des chercheurs britanniques explorent dans le domaine de l'information quantique, le potentiel d'un colorant bien connu : la phtalocyanine. Ils annoncent maintenant qu'un de ses pigments à base de cuivre permet de stocker des qubits pendant un temps remarquablement long. Il s'agit donc d'une nouvelle voie à suivre pour contourner l'obstacle de la décohérence, qui limite jusqu'à présent le développement des ordinateurs quantiques.

Sciences

Physique

Ordinateur quantique et décohérence : la piste d'un colorant bleu

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• 04/11/2013

Ce schéma illustre la notion de fréquence de Larmor ω0 pour un corps doué d'un moment magnétique μ, ici une toupie. Si celle-ci est plongée dans un champ magnétique B0, le moment magnétique peut se mettre à effectuer un mouvement de précession avec pour vitesse angulaire la fréquence de Larmor. © info.radiologie.ch

Sciences

Physique

Fréquence de Larmor

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• 02/10/2013

Les wisps, l’acronyme en anglais de Weakly Interacting Sub-electronVolt Particles, c'est-à-dire particules faiblement interagissantes de masses inférieures à l’électron-volt, sont des candidats potentiels au titre de particules de matière noire. L'une d'elles est l'axion, la particule proposée par le prix Nobel de physique Frank Wilczek. Une expérience utilisant le phénomène de résonance magnétique nucléaire (RMN) est partie à sa recherche.

Sciences

Physique

Détecter la matière noire grâce à la RMN ?

actualité

• 10/09/2013

Plusieurs laboratoires travaillent, depuis des années, sur des nanodisques abritant des sortes de tourbillons magnétiques, dans l’espoir d’augmenter encore la densité des mémoires magnétiques. Une équipe de chercheurs tchèques et américains vient de montrer que l’on devrait pouvoir doubler le nombre de bits sur chaque nanodisque.

Sciences

Physique

Des tourbillons magnétiques pour les Ram du futur

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• 15/06/2013

Un antiproton se comporte-t-il comme un proton de charge négative ? On cherche à démontrer au Cern que ce n’est pas le cas en mesurant, par exemple, son moment magnétique. Toute différence ébranlerait la théorie de la relativité, mais permettrait peut-être de comprendre pourquoi l’antimatière est rare dans l’univers.

Sciences

Physique

Énigme de l'antimatière : le moment magnétique de l'antiproton à la loupe

actualité

• 29/04/2013

Il faut trois quarks pour former un nucléon comme le proton. Au-delà de cette composition, on sait seulement que l'intérieur de cette particule est bien plus complexe et étrange que celui d'un atome. Des expériences réalisées au Cebaf, un accélérateur d'électrons américain, éclairent – un peu – ce mystère, montrant que les quarks se répartissent en deux hémisphères.

Sciences

Physique

Des progrès vers une vision en 3D de l'intérieur du proton

actualité

• 20/04/2013

Un groupe de chercheurs propose de tester l’effet EPR entre la Terre et l’ISS. Une telle expérience a le potentiel de permettre la réalisation d’un réseau de communication quantique cryptée global, ainsi que de révéler un effet de la gravité sur l’intrication quantique.

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Physique

Tester l'effet EPR entre l'ISS et la Terre pour des communications cryptées

actualité

• 12/04/2013

Le Cern vient d’annoncer que tout indique que le nouveau boson découvert l’année dernière est bien celui de Peter Higgs. Il semble de plus se comporter comme le boson de Higgs du modèle standard, au désespoir de ceux qui attendent des signes d’une nouvelle physique.

Sciences

Physique

Le boson de Higgs a très probablement été découvert

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• 14/03/2013

Depuis des décennies, on spécule sur l’existence de nouvelles forces macroscopiques qui seraient analogues à l’interaction magnétique entre deux aimants. Ces forces dépendraient des spins entre deux particules. On vient d’améliorer les tests sur leur existence d’un facteur d’environ un million en utilisant une population d’électrons associée aux atomes de fer dans le manteau de la Terre.

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Physique

A la recherche d'une cinquième force grâce à des géoélectrons

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• 25/02/2013

On sait depuis longtemps porter des systèmes quantiques à des températures thermodynamiques négatives lorsqu’ils sont associés à des niveaux d’énergies discrets, par exemple avec les spins des noyaux. Pour la première fois, un groupe de physiciens allemands vient d’en obtenir un avec les mouvements de translation continus des atomes. Tous ces systèmes sont plus chauds que n’importe quelle étoile de l’univers...

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Physique

Des températures négatives plus chaudes que l'infini avec des atomes ultrafroids

actualité

• 12/01/2013

Un groupe de chercheurs étudiant les ordinateurs quantiques en diamant a réussi à intriquer 2 qubits grâce à une nouvelle méthode reposant sur une opération de mesure quantique. Ils ont obtenu au passage une violation de l'inégalité de Bell pour la première fois dans un solide.

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Physique

Des qubits dans un diamant : un test de la mécanique quantique

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• 23/10/2012

De gauche à droite : Pauli, Heisenberg et Fermi. Ces trois théoriciens sont les fondateurs de la théorie quantique des champs, à la base de l'étude des particules élémentaires. © Cern

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Physique

Particule élémentaire

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• 30/08/2012

Frank Steglich, le découvreur de la supraconductivité non conventionnelle avec des fermions lourds. © Rice University

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Physique

Fermion lourd

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• 22/06/2012

Pour mieux comprendre les supraconducteurs à haute température, on étudie la façon dont la masse effective de certains électrons peut être multipliée par mille dans certains alliages intermétalliques. Un groupe de chercheurs vient d’observer l’émergence de cette masse dans un réseau de Kondo en utilisant la microscopie à effet tunnel.

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Physique

Supraconductivité : les électrons lourds sous l'oeil du microscope

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• 18/06/2012