La plupart des gens connaissent les trois états principaux de la matière : les solides, les liquides et les gaz. Certains pourraient même être au courant du plasma, un quatrième état composé de particules chargées et présent dans tout l’univers. Mais que diriez-vous des swirlons ? L’expression “polaron de Rydberg” vous évoque-t-elle quelque chose ?
Alors que les scientifiques approfondissent leur compréhension de l’univers, ils continuent de découvrir des états de matière de plus en plus intrigants et exotiques. Voici dix percées étonnantes de la science moderne où des chercheurs ont créé de nouvelles formes de matière. Qui sait quels états fascinants le futur nous réserve ?
Sommaire
10 Une équipe américaine découvre un état moitié glace, moitié feu dans un composé magnétique
À la veille du Nouvel An 2024, deux physiciens ont révélé qu’ils avaient découvert un nouvel état de la matière en étudiant un composé magnétique. Weiguo Yin et Alexei Tsvelik ont surnommé cette découverte “moitié glace, moitié feu”. Les chercheurs, qui travaillent pour le département de l’Énergie des États-Unis au Brookhaven National Laboratory, estiment que cela pourrait ouvrir la voie à des avancées dans des domaines tels que l’informatique quantique.
Alors, qu’est-ce que cet état de la matière ? Tout tourne autour du comportement des électrons. Les électrons sont de minuscules particules qui tournent autour des atomes. Chacun d’eux a un moment magnétique infime, et ces moments magnétiques se divisent en deux groupes. Ils peuvent être décrits comme “spin up”, signifiant qu’ils sont très ordonnés dans des cycles dits “froids”, ou “spin down”, désordonnés et “chauds”. Cet état de la matière peut passer brusquement d’une phase à l’autre, d’où l’expression “moitié glace, moitié feu”. Il possède un jumeau, “moitié feu, moitié glace”, découvert par le même duo en 2016.
9 Les scientifiques créent de la lumière liquide à température ambiante
Si la dernière entrée vous a laissé perplexe, attendez de tenter de saisir l’idée de la lumière comme une liquide. En 2018, des scientifiques ont démontré que la lumière pouvait se comporter comme un superfluide. Un superfluide est un état de matière extraordinaire. Il s’écoule sans aucune friction. Cela signifie que si vous faites tourbillonner un superfluide, il continuera à tourbillonner indéfiniment.
Habituellement, les scientifiques ne peuvent former des superfluides que pendant un bref instant à des températures extrêmes. Cependant, une équipe d’Italie et du Canada a créé cette matière bizarre à partir de lumière liquide à température ambiante. Ils ont bombardé une fine couche de molécules organiques avec une impulsion laser. Au fur et à mesure que la lumière et les molécules se réunissaient, elles ont créé un superfluide de lumière liquide. Les scientifiques estiment que cette découverte pourrait aider à améliorer des dispositifs comme les LED et les panneaux solaires.
8 Les particules de swirlons troublent l’esprit des physiciens
La deuxième loi du mouvement de Newton est un pilier de la physique classique. Elle nous dit que si vous appliquez plus de force à un objet, son accélération augmente. Existe-t-il des exceptions à cette loi de longue date ? Certainement, tout objet capable de se mouvoir de son propre chef en est une. Des chercheurs en Angleterre ont appliqué cette exception à la physique des particules. L’équipe a créé un modèle informatique de particules en mouvement. Les spécifications auto-propulsées agissaient comme des bactéries. Elles avaient de l’énergie interne mais aucun contrôle conscient sur leur mouvement.
Les chercheurs étaient déconcertés par ce qu’ils ont observé. Les minuscules particules se regroupaient en structures circulaires, que l’équipe a appelées “swirlons”. Ils ont décrit cet état simulé de la matière comme un “état swirlonic”. Les particules dans cet état commencent à enfreindre les règles de la physique. Elles ne s’accélèrent pas lorsqu’une force est appliquée, défiant la deuxième loi de Newton. Les scientifiques espèrent qu’une étude plus approfondie des swirlons pourra les aider à comprendre comment les animaux forment des essaims et des groupes.
7 Des chercheurs américains et japonais annoncent un isolant corrélé bosonique
En septembre 2023, une équipe de physiciens a annoncé un nouvel état de matière inhabituel. Ils ont appelé leur nouvel état un isolant corrélé bosonique. Des chercheurs de Californie, d’Arizona et du Japon ont travaillé sur le projet, qui pourrait offrir aux scientifiques un nouveau moyen de voir l’univers.
Ce type exotique de matière est composé de minuscules particules connues sous le nom d’excitons. Les excitons se forment lorsque des électrons chargés négativement se lient à des trous chargés positivement, qui sont des espaces causés par l’absence d’électrons. Les scientifiques ont créé un cristal d’excitons entre deux fines bandes à base de tungstène.
6 Les scientifiques bombardent des atomes de strontium pour créer un polaron de Rydberg
Dans le domaine de la science, des choses bizarres ont tendance à se produire à des températures extrêmement basses. L’un d’eux est un nouvel état de matière connu sous le nom de polaron de Rydberg. En 2018, des chercheurs aux États-Unis et en Autriche ont créé cet état étonnant en poussant des atomes dans l’espace entre un noyau et son électron orbital.
L’équipe a refroidi des atomes de strontium à quelques degrés au-dessus du zéro absolu, puis en a choqué un avec une impulsion laser. Les électrons de l’atome bombardé gagnent de l’énergie et commencent à tournoyer plus loin du noyau. Cela crée un espace de plusieurs centaines de nanomètres dans lequel d’autres atomes peuvent s’agglomérer. Les atomes regroupés commencent à interagir faiblement. Les scientifiques disent que bien que le lien soit fragile, ils ont formé un nouvel état de matière quantique fascinant.
5 Les physiciens révèlent un bizarre supersolide constitué de lumière
Nous avons déjà entendu dans cette liste comment les scientifiques ont transformé la lumière en liquide. Désormais, une étude de 2025 montre comment la lumière devient non seulement un solide mais aussi un supersolide. Les supersolides sont un étrange hybride de solide et de liquide à la fois. Ils sont un état quantique de la matière où les particules s’alignent dans une structure ordonnée mais s’écoulent sans viscosité. Ils constituent un état exotique de la matière qui ne se forme qu’à des températures extrêmement basses.
4 L’équipe de Harvard produit le premier liquide de spin quantique après des décennies de théories
Le concept de liquides de spin quantique (QSL) existe depuis les années 1970. Les scientifiques ont théorisé que cet état exotique de la matière pourrait exister dans des matériaux magnétiques. Les électrons sont en flux constant, se déplaçant dans un enchevêtrement quantique complexe d’états de spin inversés.
3 Des astronautes génèrent un condensat de Bose-Einstein sur l’ISS
En 2020, des chercheurs à bord de la Station spatiale internationale ont créé un condensat de Bose-Einstein (BEC), une forme exquise de matière qui offre un aperçu plus profond du royaume quantique. Les BEC ont été générés pour la première fois sur Terre des décennies auparavant, tandis que l’idée remonte à plus d’un siècle à Einstein.
2 Des scientifiques tirent un laser sur une teinture pour former un gaz 1D constitué de lumière
Vous avez sans doute entendu parler des lampes à gaz, mais dans une étude de 2024, des chercheurs ont créé un gaz de lumière. Le gaz unidimensionnel est composé de photons, des particules de lumière, regroupées dans un espace confiné à température extrême. Des chercheurs de l’Université de Bonn ont tiré un laser dans un vaisseau miroir rempli de teinture.
1 Les cristaux temporels, l’état quantique qui déforme le temps
Les cristaux temporels – cet état de matière fascinant et dynamique qui défie les idées du temps tel que nous le concevons. Les particules d’un cristal temporel s’organisent de plusieurs manières. Elles forment différents motifs qui entraînent des vibrations des cristaux. En théorie, les cristaux temporels devraient continuer ce comportement dynamique pour toujours, comme une horloge qui ne nécessite jamais de changer ses piles.
En 2025, des chercheurs de l’Université de Washington aux États-Unis ont dévoilé un nouvel état de matière appelé quasigristal. Ils affirment que cette innovation élargit l’idée des cristaux temporels. Dans des cristaux temporels typiques, les particules changent de motifs à intervalles réguliers. L’équipe de Washington dit que ces nouveaux quasigrystals “sont ordonnés mais apparemment non périodiques”. Les motifs ne se répètent pas.
