Emergence d’un spin dans des milieux variables en temps

Est-il possible pour une particule libre de se mettre à tourner spontanément autour d’un point sans qu’il n’y ait rien au centre de sa trajectoire ? La réponse est oui.

Des chercheurs de l’Institut Langevin viennent de montrer qu’une goutte rebondissant sur un bain liquide en vibration verticale pouvait rester captive des ondes qu’elle émettait lors de ces rebonds successifs à la surface du bain (voir vidéo). Comme dans une sorte de ballet ondulatoire, les gouttes se font d’abord marcheuses, propulsées sur la surface du bain par les ondes qu’elles ont émises lors de leurs rebonds précédents. Puis, spontanément, elles se mettent à tourner suivant des orbites bien définies, maintenues dans ce mouvement perpétuel par leurs ondes passées. C’est en quelque sorte une « mémoire ondulatoire » qui les maintient. L’émergence spontanée d’un « spin » a pour origine la présence d’un milieu variable en temps, le bain vibré, qui permet aux ondes émises d’être retournées temporellement et de se refocaliser sur la source qui les a produites initialement. Les milieux variables en temps sont fascinants car ils permettent de donner à une source une non localité spatio-temporelle, ou plus simplement, de l’habiller d’un passé en évolution constante et qui détermine son futur.


Illustration : Goutte auto-propulsée interagissant avec son cortège d’ondes et orbitant dans un état de « spin ».

Reference :
Spontaneous emergence of a spin state for an emitter in a time-varying medium,
Samuel Bernard-Bernardet, Marc Fleury and Emmanuel Fort,
Eur. Phys. J. Plus 137:432 (2022)

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