Une lentille gravitationnelle faite de spins ✛

Original: "Emergent curved space and gravitational lensing in quantum materials"
· Yugo Onishi, Nisarga Paul, Liang Fu
arXiv:2506.04335v2 · 2025-06-04 · CC BY 4.0 · 1 min
Dans un matériau quantique, les électrons courbent leur trajectoire comme sous l'effet d'une gravité invisible, alors qu'aucune masse n'est présente.

Dans certains matériaux magnétiques, les spins des électrons — leur rotation interne — s'alignent selon un motif ordonné. Lorsqu'un électron traverse ce motif, il n'a pas le temps d'ajuster instantanément son propre spin à l'environnement. Sa trajectoire se courbe, comme s'il roulait sur un paysage invisible et incurvé. Étonnamment, cela ne nécessite ni aimant externe ni champ électrique : seule la danse collective des spins suffit.

Cet effet reproduit en miniature la courbure de l'espace-temps par les corps massifs, décrite par Einstein dans la relativité générale. Un faisceau d'électrons traversant le matériau peut se focaliser — exactement comme la lumière d'une étoile lointaine qui contourne un trou noir. En modifiant le motif des spins, on peut contrôler cette « lentille électronique » à la volée, ouvrant la voie à des dispositifs ultra-compacts et à des modèles de laboratoire des phénomènes gravitationnels.

La lentille gravitationnelle a été prédite par Einstein en 1912, mais la première observation n'a eu lieu qu'en 1979 : les astronomes ont vu un quasar lointain se dédoubler à cause d'une galaxie massive.

L'idée de courber à volonté les trajectoires des particules évoque les moteurs à distorsion de la science-fiction, où l'espace se comprime devant un vaisseau.

\frac{\tan \theta_1}{\tan \theta_2} = \sqrt{1 + \left(\frac{\pi l_C}{\lambda_s}\right)^2}
Rapport des tangentes des angles d'incidence et de réfraction à la frontière ferromagnétique-hélicoïde. Il montre comment la texture de spin courbe la trajectoire de l'électron : plus le rapport l_C/λ_s est grand, plus la déviation est forte.
Scientifiques
Fritz ZwickyEnrico FermiPaul DiracSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinRobert H. Dicke
Notions
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