Un scientifique sino-américain découvre une « particule d'ange »

Un scientifique chinois-américain et son équipe ont découvert une particule qui peut être à la fois matière et antimatière, une trouvaille susceptible de conduire à des ordinateurs quantiques plus avancés.

La particule, appelée fermion de Majorva, tient son nom du physicien théoricien italien Ettore Majorana, qui fut le premier à prédire son existence en 1937. Typiquement, lorsqu'une particule -le bloc de base de la matière- et une antiparticule -un jumeau identique mais avec une charge opposée- entrent en collision, ils s'annihilent, libérant une explosion d'énergie.

Le fermion de Majorana, cependant, est une exception étrange qui peut exister à la fois en tant que particule et comme antiparticule propre. Cette hypothèse a fasciné et dérouté les scientifiques depuis toutes ces années.

Selon Zhang Shoucheng, physicien à l'Université de Stanford et académicien étranger à l'Académie chinoise des sciences, qui a proposé le plan d'expérimentation, cette toute dernière découverte « conclut l'une des recherches les plus intensives en physique fondamentale, qui a duré exactement 80 ans ».

L'équipe de recherche, dirigée par Jing Xia, professeur associé à l'Université de Californie à Irvine, et Kang Wang, professeur à l'UCLA, a qualifié le fermion de « particule d'ange » en référence au roman de Dan Brown, Anges et Démons, paru en 2000 et qui parle d'une bombe fabriquée à partir d'une combinaison de particules et d'antiparticules.

« Notre équipe a prédit exactement où trouver le fermion de Majorana et ce qu'il faut rechercher comme preuve indubitable de sa signature expérimentale », a déclaré Zhang Shoucheng dans un communiqué de presse de l'Université de Stanford. L'équipe a publié ses conclusions jeudi dans le magazine Science.

À l'avenir, les fermions de Majorana pourraient être utilisés pour construire des ordinateurs quantiques plus résistants aux perturbations environnementales, qui constituaient un obstacle majeur à leur développement.

En effet, contrairement aux ordinateurs classiques qui stockent des données dans des bits binaires 1 ou 0, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, des particules subatomiques qui peuvent être à la fois 1 et 0 en même temps.

Et comme chaque fermion de Majorana peut se comporter comme la moitié d'une particule subatomique, a précisé Zhang Shoucheng, un qubit unique peut théoriquement être stocké dans deux fermions largement séparés, ce qui diminue la possibilité que les deux fermions soient perturbés et perdent leurs données.

En clair, a-t-il dit, cela pourrait conduire à des ordinateurs quantiques nouveaux et plus stables,. Cependant, les recherches sur le célèbre fermion sont largement théoriques, et les applications pratiques sont encore à des décennies devant nous.

Frank Wilczek, physicien théorique et lauréat du prix Nobel au Massachusetts Institute of Technology, a pour sa part déclaré lors d'une évaluation de l'expérience : « Ce n'est pas fondamentalement surprenant, car les physiciens pensent depuis longtemps que les fermions de Majorana pourraient découler des types de matériaux utilisés dans cette expérience ».

« Mais ils ont rassemblé plusieurs éléments qui n'avaient jamais été assemblés avant, et orchestré les choses de sorte que ce nouveau type de particule quantique puisse être observé d'une façon propre et robuste, et c'est une véritable étape ».

Le physicien Thomas Devereaux de Stanford a quant à lui qualifié les recherches de Zhang Shoucheng de « jalon » dans le domaine de la physique de la matière condensée.