La compression révèle la danse cachée des moments magnétiques express
Le cristal PbCuTe₂O₆ évoque une toile tridimensionnelle tissée de cuivre, de tellure et d'oxygène. À l'intérieur, les moments magnétiques (de minuscules flèches associées aux spins des électrons) sont si intrigués qu'ils ne parviennent pas à s'aligner dans un ordre conventionnel, même au voisinage du zéro absolu. Cet état est appelé liquide de spin quantique : les flèches magnétiques oscillent sans cesse, mais ne se figent jamais.
Des physiciens dirigés par Johannes Kepler (non, pas celui-là, mais des chercheurs de l'Institut de physique des systèmes complexes) ont appliqué au cristal une pression directionnelle le long de l'axe [110] — seulement jusqu'à 37,7 mégapascals, soit environ trois fois moins que la pression dans un pneu de vélo. Cette légère pression a modifié les distances entre les atomes, et la toile des liaisons magnétiques s'est légèrement déformée. Au-delà de 10,8 MPa, les fluctuations magnétiques se sont intensifiées brusquement, et les champs internes se sont répartis plus largement. C'est comme un filet de pêche tendu qui, sous un vent latéral, se met à vibrer plus fort, bien que les mailles restent intactes.
L'ordre magnétique habituel — où toutes les flèches s'alignent dans une même direction — n'est pas apparu. À la place, le système a basculé dans un nouvel état : des oscillations collectives lentes coexistent avec des corrélations quasi statiques. Autrement dit, la toile magnétique est devenue plus rigide à certains endroits, mais a conservé sa mobilité à d'autres. Cela ouvre une voie propre pour contrôler les systèmes magnétiques intriqués, sans introduire d'impuretés chimiques, mais simplement en modifiant légèrement la géométrie du cristal.
La pression de 37,7 MPa utilisée dans l'expérience équivaut au poids d'une petite voiture réparti sur la surface d'un timbre-poste.