Ces chercheurs ont créé une particule avec une masse... négative !

Imaginez des particules hybrides, à la frontière entre la lumière et la matière, si étranges qu'elles semblent défier les lois de la physique. Et maintenant, ajoutez une autre couche de bizarrerie: ces particules peuvent avoir une masse négative ! C'est exactement ce qu'ont observé les Dr. Matthias Wurdack, Dr. Tinghe Yun et Dr. Eliezer Estrecho du Département des Sciences et Technologies Quantiques (QST) lors d'expériences avec des exciton-polaritons.


L'exciton est une paire formée d'un électron et d'un trou dans un cristal semi-conducteur. Si cette paire se couple fortement à un photon, une particule hybride appelée exciton-polariton peut apparaitre.

Observés pour la première fois il y a plus de 30 ans, les excitons-polaritons ont montré des propriétés étonnantes, comme la superfluidité et la formation de condensats de Bose-Einstein. Ces particules étranges sont explorées par de nombreux groupes de recherche à travers le monde, dans l'espoir qu'elles pourraient être à la base de futures technologies à faible énergie.

Dans certaines conditions, les chercheurs ont découvert que la dispersion de ces particules devenait inversée, ce qui équivaut à une masse négative. De manière surprenante, cette découverte est due à des pertes énergétiques.


La surprise est venue de l'interprétation des résultats. En regardant d'autres domaines, comme les cavités micro-ondes, ils ont réalisé qu'une constante de couplage imaginaire pourrait correspondre aux pertes du système. Les calculs ont montré que lorsque les interactions exciton-phonon étaient désactivées, la masse passait de positive à négative, un comportement que les expériences ont reproduit. Les résultats sont désormais publiés dans le journal Nature Communications.

Cette découverte est une autre facette du comportement contre-intuitif des exciton-polaritons, a déclaré Dr. Wurdack. "Ce comportement pourrait être utilisé pour l'ingénierie de la dispersion, potentiellement pour sonder de nouvelles physiques et créer des dispositifs encore inimaginés. Je ne peux pas prédire l'étendue des futures applications utilisant ce type d'ingénierie de la dispersion, mais j'espère que cela sera exploré dans les activités de recherche futures".