Quand les électrons semblent perdre leur masse - L'atelier

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Cette actualité a été publiée le 27/02/2014 à 23h09 par Exo007.


QUAND LES ÉLECTRONS SEMBLENT PERDRE LEUR MASSE

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Quand les électrons semblent perdre leur masse

Le prix Nobel de physique Paul Dirac avait découvert une nouvelle théorie décrivant un gaz d'électrons à l'aide d'une statistique dite aujourd'hui de Fermi-Dirac. Grâce à elle, Arnold Sommerfeld a fait progresser la compréhension de la conduction des métaux, en attendant les travaux de Félix Bloch et Alan Herries Wilson. Dirac a aussi découvert l'équation décrivant le comportement quantique et relativiste des électrons. Remarquablement, dans le graphène, les électrons de Dirac se comportent comme des fermions de masse nulle. On vient de découvrir des cousins de ces fermions dans un alliage

 

Dans le cadre des calculs quantiques effectués pour décrire le comportement des électrons dans des milieux matériels, tout se passe parfois comme si la masse de l'électron était changée.

Bien que se déplaçant toujours moins vite que la lumière dans le vide, les électrons peuvent apparaître comme dépourvus de masse dans le graphène. Une équipe internationale de physiciens, dont des membres du CNRS, vient de découvrir le même phénomène dans un alliage en 3D, et non plus dans des feuillets en 2D comme ceux formant des nanotubes de carbone.

(...)

C'est le prix Nobel de physique Félix Bloch qui a obtenu la première clé du monde de la physique du solide en utilisant les ondes de matière de Louis de Broglie pour décrire la propagation des électrons dans un réseau cristallin.

Dans celui-ci, les noyaux occupant les sites du réseau y génèrent un potentiel électrostatique effectif variant périodiquement dans l'espace à l'intérieur du cristal. Que ce soit dans un métal ou dans un semi-conducteur, on peut approximer ce potentiel par une série de créneaux.

 


Sur ce schéma, on a représenté les bandes de conduction et de valence dans un solide (en abscisse, l'énergie des électrons qui peuvent occuper ces bandes).
On voit la différence entre, de gauche à droite, un conducteur (metal), un semi-conducteur (semiconductor) et un isolant (insulator)

 

Il existe alors des solutions particulières de l'équation de Schrödinger contrôlant la propagation des ondes de matière électronique dans ce cristal qui expliquent pourquoi des électrons peuvent s'y déplacer sans être rapidement freinés par des collisions avec les noyaux. Ces solutions décrivent ce que l'on appelle des ondes de Bloch.

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Pour lire la totalité, cliquer ICI

 

Un article de Laurent Sacco, publié par futura-sciences.com et relayé par SOS-planete

 

Le monde ne sera pas détruit par ceux qui font le mal, mais par ceux qui les regardent sans rien faire. Albert Einstein

 

 

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Auteur : Laurent Sacco

Source : www.futura-sciences.com