La physique quantique est à la mode, et souvent mise à toutes les sauces. Alors pour éviter que nos lycéens se laissent intoxiquer par les
abus de la terminologie quantique, nous les avons fait jouer avec cette physique et ses principes.
Venus d’établissements de la Métropole Grenobloise et de Chambéry, 236 lycéens ont pu se familiariser, grâce au jeu |Hop⟩, avec le déplacement d’électrons par sauts — d’où le nom du jeu — sur un réseau cristallin, en suivant des règles inspirées par le Principe d’exclusion de Pauli, la conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement, les interactions entre le spin de l’électron et le champ magnétique,
etc... et en respectant la topologie du réseau, qu’il soit carré, triangulaire ou kagomé.
Douze doctorants, post-doctorants et chercheurs des laboratoires PHELIQS et CEA-LETI/DOPT/LIPS se sont relayés pour leur expliquer les règles et leur montrer que leurs “électrons” — de petits cubes de bois — ne pouvaient pas faire n’importe quoi, mais pouvaient aussi faire des choses surprenantes, grâce à l’effet tunnel, par exemple. Ils ont aussi directement touché du doigt les contraintes qu’impose une quantité d’énergie finie sur les processus physiques possibles, donc sur les déplacements pouvant être joués : les joueurs, de deux à quatre, se partagent huit quanta d’énergie, pas un de plus.
Le jeu, multiforme, permet d’ajouter des effets d’interactions répulsive ou attractive, de création de lacunes, d’ionisation — l’électron est alors perdu,
etc... ce qui reflète l’immense variété des propriétés de transport électronique dans les matériaux.
|Hop⟩ a été imaginé et créé en 2019 par un doctorant en physique de l’Université de Genève, João Ferreira. Vous pouvez en apprendre davantage sur le site
hopquantumgame.com qu’il a consacré au jeu.
Beaucoup des lycéens se sont, littéralement “pris au jeu” et ont montré un bel intérêt. Quel meilleur moyen pour les motiver à faire de la science et devenir nos futurs étudiants et chercheurs ?
Et, n’oubliez pas, 2025 sera l’Année Internationale des Sciences et Technologies Quantiques. Rendez-vous à la prochaine Fête de la Science...