Les fermions de Weyl pourraient remplacer les électrons pour des circuits électroniques ultra-rapides, prometteurs pour les ordinateurs quantiques.
En 1929, le physicien britannique Paul Dirac (photo de gauche) a unifié mécanique quantique et relativité restreinte dans une équation révolutionnaire. Celle-ci prédisait l'antélectron et le neutrino, confirmés peu après, ainsi qu'une particule mystérieuse qui n'a révélé ses secrets que 85 ans plus tard.
En physique, le terme "particule" évoque des réalités multiples : corpuscule classique, onde quantique ou solution mathématique d'une équation d'onde.
L'équation de Dirac
L'équation de Schrödinger (1926) décrit les systèmes quantiques non relativistes. Pour intégrer la relativité restreinte d'Einstein, Paul Dirac propose en 1928 son équation relativiste, outil fondamental pour les fermions (particules de spin demi-entier comme électrons et quarks). Ces fermions obéissent au principe d'exclusion de Pauli, assurant la stabilité atomique.
Antimatière
L'équation de Dirac génère des solutions pour électrons et anti-électrons (positrons), prédisant l'antimatière : chaque fermion a son antiparticule. Leur annihilation suit E=mc². Le positron est découvert en 1932 par Carl Anderson.
La solution de Weyl
En 1929, Hermann Weyl découvre une solution sans masse de l'équation de Dirac, comme un photon. Wolfgang Pauli y voit le neutrino (1930), hypothèse pour la désintégration bêta. Détecté en 1957 par Reines et Cowan, le neutrino révèle une masse infime en 1998, invalidant cette identification.Masse nulle confirmée
La solution de Weyl décrit un fermion sans masse distinct du neutrino.
Fermion de Weyl : découverte récente
Selon des articles publiés cette semaine dans Science, une équipe américano-chino-taïwanaise a observé le fermion de Weyl dans un cristal artificiel de tantale-arsenic (TaAs), non dans un accélérateur comme le LHC.
Sans masse, ces fermions traversent les conducteurs plus vite que les électrons, moins affectés par les impuretés. Applications potentielles : circuits hyper-rapides pour ordinateurs quantiques.
