En physique, qu'est-ce qu'un phonon?
Un phonon est une quantité d'énergie trouvée dans une vibration. Ceux-ci sont présents dans tous les objets qui vibrent activement, tels que les cristaux de quartz. Une façon de considérer un phonon est comme une particule résonnante dans une onde. Tout comme un "photon" est une particule quantique dans une onde lumineuse, un phonon est une particule dans une onde sonore. Le terme "phonon" vient du grec "téléphone" qui signifie "son ou voix".
Le physicien russe Igor Tamm aurait été le premier à théoriser le concept de phonons. Depuis que ce concept a été introduit en 1932, ces grandeurs ont été intégrées à la physique connue sous le nom de mécanique quantique. Ils font partie de la recherche émergente et continue en physique. Un phonon est souvent classé comme une "quasi-particule" ou une "excitation collective", ce qui signifie généralement qu'il peut être observé comme un phénomène mais pas spécifiquement extrait comme un objet physique individuel.
Les phonons ne se comportent pas comme des particules indépendantes, mais interagissent avec d'autres phonons au sein d'un objet. Cette interaction amène des groupes de phonons à former des chaînes ou des structures de réseau. Un phonon est capable de transférer son énergie au suivant dans la chaîne. Un réseau ou un groupe de ceux-ci est capable de transférer de l'énergie continue sous forme d'électricité ou de chaleur.
De nombreux experts en thermodynamique considèrent que la compréhension du comportement des phonons est essentielle pour créer des matériaux conducteurs ou isolants très efficaces. Une conductivité élevée est importante dans les domaines de l'informatique et du stockage d'énergie, tandis qu'une isolation extrême est utile pour les matériaux de protection. Les recherches se poursuivent, car certains scientifiques pensent que des matériaux utiles pourraient être construits grâce à l'étude du fonctionnement et de l'interaction des phonons.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont créé un matériau de ce type en 2010. Les experts du MIT ont combiné plusieurs couches de matériaux cristallins dans un motif conçu pour refléter les phonons. Au cours de l'expérience, les cristaux ont arrêté le mouvement des phonons et les ont renvoyés dans la direction opposée.
Les recherches menées par Phonon pourraient conduire au développement de développements pratiques à l’avenir. Parmi les exemples d'inventions possibles en manipulant des phonons, citons le blindage thermique de protection pour les vaisseaux spatiaux, une isolation supérieure pour les environnements froids et les collecteurs d'énergie pour les appareils portables. Une manipulation réussie peut conduire à des percées scientifiques similaires à la croissance rapide de l'électronique à l'état solide, telle que les transistors, au cours de la seconde moitié du 20e siècle.