La masse peut être «créée» à l'intérieur du graphène, disent les physiciens

La nature de la masse est l'une des grandes énigmes persistantes de la science. Quoi est masse et d'où vient-elle sont des questions qui ont intrigué les scientifiques et les philosophes pendant des siècles.

Ainsi, la suggestion que la masse peut être créée à l'intérieur des nanotubes de carbone produira des grattages importants de la tête.

L'idée vient d'Abdulaziz Alhaidari du Centre saoudien de physique théorique en Arabie saoudite et de quelques amis qui commencent par passer en revue les propriétés exotiques du graphène, une feuille bidimensionnelle de grillage de carbone.

L'une des nouvelles idées les plus excitantes de la physique du solide est que le graphène peut servir de laboratoire pour étudier la physique relativiste exotique. Il s'avère que les propriétés électroniques du graphène peuvent être ajustées de sorte que le mouvement des électrons et des trous à travers la structure à des vitesses de 10^6 m/s soit mathématiquement équivalent au comportement des électrons voyageant dans un vide proche de la vitesse de la lumière. .

Dans le langage de la physique, leur comportement n'est pas régi par l'équation de Schrödinger conventionnelle à laquelle obéissent les électrons ordinaires, mais par l'équation de Dirac sans masse qui décrit la physique relativiste. Ces équations ne tiennent pas compte de la masse (comme leur nom l'indique) – les électrons et les trous se comportent donc comme s'ils n'avaient pas de masse.

C'est important car, dans le passé, le comportement relativiste des électrons n'était accessible qu'aux physiciens disposant d'un accélérateur de particules à haute énergie dans leur cour. Désormais, n'importe quel laboratoire équipé de carbone, d'électricité et de fils peut le faire.

Cela a suscité un intérêt considérable : une idée est qu'une nouvelle génération d'appareils électroniques à base de graphène sera capable d'exploiter les effets possibles de la physique relativiste plutôt que d'utiliser de simples effets vanille (bien que la manière exacte ne soit pas encore claire).

Passons maintenant aux bouffonneries que les physiciens théoriciens font parfois lorsqu'ils pensent à la masse. Une idée est que la masse survient parce que l'univers a des dimensions supplémentaires, semblables à celles de l'espace, qui n'existent qu'aux plus petites échelles. Les physiciens disent que ces dimensions sont compactées.

Les dimensions compactifiées ont un effet important en mécanique quantique, en modifiant les équations qui décrivent l'univers afin qu'elles incluent un terme pour la masse. Dans ces théories, c'est ainsi que la masse apparaît.

L'idée d'Alhaidari et co est qu'un effet similaire peut se produire dans le graphène si les dimensions de type espace dans le graphène peuvent être compactées. En d'autres termes, si vous réduisez le nombre de dimensions spatiales dans le graphène de deux à un, les équations sans masse qui décrivent le comportement des électrons et des trous changeront pour inclure un terme pour la masse. En effet, la compaction des dimensions crée de la masse.

Alors, comment compactez-vous les dimensions spatiales dans le graphène ? Simple, vous l'enroulez. Cela transforme la feuille en un tube qui est effectivement unidimensionnel, du moins en ce qui concerne les électrons et les trous.

Il existe des différences mathématiques importantes entre la masse qui peut être générée de cette façon et ce sur quoi vous pouvez taper sur les doigts. Mais maintenant, les physiciens ont la possibilité de comparer les effets dans un laboratoire ordinaire.

La capacité de générer ou de détruire de la masse simplement en changeant la géométrie du graphène est une idée puissante. Le premier défi sera de reproduire l'effet en laboratoire. Attendez-vous à trouver des physiciens du solide en train de brûler le pétrole de minuit dans les semaines à venir.

Au-delà, la question est de savoir comment exploiter notre nouveau pouvoir de masse. Suggestions dans la section commentaires s'il vous plaît.

Réf : arxiv.org/abs/1010.3437 : Génération de masse dynamique via la compactification de l'espace dans le graphène

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