Une étude, dont les résultats intitulés «A Josephson relation for fractionally charged anyons» ont été publiés dans la revue Science, a abouti à la conception d'une nouvelle méthode expérimentale utilisant des photons micro-ondes, qui apporte une preuve supplémentaire de l'existence d'échanges de charges électriques, égales au tiers ou au cinquième de la charge élémentaire de l'électron.

Rappelons tout d'abord que bien que l'électron soit «une particule élémentaire qui porte une charge électrique, elle aussi, élémentaire et donc a priori insécable», l'équipe de l'Iramis a mis pour la première fois en évidence, en 1997, «l'existence de charges électriques fractionnaires dans un conducteur bidimensionnel soumis à un champ magnétique intense», un résultat qui «faisait suite à la découverte fondamentale, en 1980, de l'effet Hall quantique fractionnaire». Comme les porteurs de ces charges fractionnaires «semblent ne se comporter ni comme des fermions (électrons), ni comme des bosons (photons), ils ont été dénommés: any-ons (*).

Pour parvenir à cette découverte, les chercheurs de l'Iramis avaient analysé le 'bruit' (ou les fluctuations) d'un très faible courant électrique», car si, pour un courant fort, «le bruit est proportionnel à l'intensité du courant», il en va autrement «pour un très faible courant à très basse température puisque «les charges sont transportées individuellement et le bruit recèle des informations comme la granularité de la charge».

Concrètement, les chercheurs avaient «étudié les électrons confinés à l'interface entre deux couches semi-conductrices (GaAs et AlGaAs), soumis à un champ voisin de dix teslas et refroidis à 20 millikelvins». Ils avaient «conçu un circuit permettant aux charges électriques de s'écouler une par une» et «enregistré leurs passages au fil du temps». L'analyse des fluctuations observées avait permis de déduire «la valeur des charges transportées: e/3».

Aujourd'hui, l'étude ici présentée, réalisée par la même équipe, «montre qu'il est possible de manipuler les anyons avec des photons». Pour y parvenir, la même expérience a été réitérée «en superposant un champ micro-ondes à la tension continue appliquée au circuit». Ces photons micro-ondes induisent alors «un bruit supplémentaire au-delà d'une tension électrique dont la valeur est reliée très simplement à la charge fractionnaire transportée».

Au bout du compte, «non seulement cette expérience confirme et renforce les résultats publiés en 1997 par l'observation de la fraction e/5 mais elle démontre surtout la capacité des anyons à absorber ou émettre des photons micro-ondes».

Il en résulte que, grâce à cette interaction, «il devient possible de produire des anyons à la demande et de les manipuler, ce qui ouvre la voie à une exploration tout à fait inédite de leurs propriétés»: en particulier, il apparaît maintenant possible de dire à quelle statistique ces particules «ni fermion, ni boson» obéissent.

Lien externe complémentaire (sources Wikipedia)

(*) Anyon