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Première observation de l'effet roton dans des métamatériaux

Des travaux expérimentaux menés par FEMTO-ST et le KIT ont montré la possibilité de « piloter » la propagation de l’onde vers l’avant ou vers l’arrière en faisant varier sa fréquence.

Le roton est une quasi-particule qui satisfait une relation de dispersion inhabituelle pour les ondes acoustiques dans l’Hélium-4 superfluide à basse température. Récemment, deux articles théoriques ont montré que des relations de dispersion de type roton existent dans des milieux ou métamatériaux périodiques. La démonstration expérimentale restait cependant à faire. L’étude conjointe publiée dans la revue SciencesAdvances par une équipe du Karlsruher Institut für Technologie et une équipe de FEMTO-ST rapporte l’observation expérimentale de l’effet roton dans les métamatériaux élastiques et acoustiques.

 La figure ci-dessous montre le métamatériau acoustique examiné par l’équipe française.

 

Ce qui est remarquable est le passage continu, par simple ajustement de la longueur d’onde, de la propagation des ondes vers l’avant à leur propagation vers l’arrière, puis l’obtention d’un minimum de la relation de dispersion qui marque la présence effective du roton aux fréquences audibles.

Cette étude montre que l’usage des interactions d’ordre supérieur, relativement aisées à mettre en œuvre en élasticité et en acoustique, ouvre des possibilités expérimentales sans précédent pour modeler la dispersion des phonons et leurs interactions.

Ces travaux ont été mis en avant sur le site de l’institut INSIS/ CNRS dans la rubrique « Actualités scientifiques : voir l’article

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Vincent Laude

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