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Posté par Redbran le Mercredi 11/05/2016 à 12:00
Comment dompter la lumière

Illustration: projet SLICA
La physique considère que la vitesse de la lumière est la plus élevée possible dans tout l'Univers. Albert Einstein a émis l'hypothèse que la lumière ne peut aller plus vite que 300 millions de mètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...), mais il n'a jamais supposé qu'elle ne puisse pas aller moins vite.

Des matériaux transparents comme l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ou le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice...) la ralentissent légèrement. Ceci a pour conséquence de la dévier, et donc de la focaliser avec des lentilles, ou d'en étaler le spectre avec des prismes. Les chercheurs du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) SLICA (Stationary light in cold atoms), financé par l'UE, ont utilisé un effet quelque peu associé mais bien plus puissant, dans un milieu constitué d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec...) froids, pour ralentir la lumière et finalement l'arrêter.

La transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la...) électromagnétique induite (TEI) permet de rendre transparent à une certaine gamme de fréquences un matériau normalement opaque pour la lumière. Avec des faisceaux laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...) de décélération et la TEI, les chercheurs de SLICA ont obtenu un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit...) puissant pour contrôler optiquement la propagation de la lumière.

Cette technique a permis de ralentir la lumière et de créer des impulsions stationnaires, dans un milieu constitué d'atomes froids. Au contraire de la «lumière stockée» où il n'y a pas vraiment de lumière pendant le stockage, ces impulsions stationnaires sont réellement constituées de lumière immobile. La première démonstration expérimentale de telles impulsions a été obtenue il y a plus de 10 ans dans un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) chaud d'atomes de rubidium.

Cependant, la génération d'impulsions stationnaires dans un milieu froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) n'a pas été une mince affaire. De fait, les cohérences des atomes à haute fréquence peuvent contrarier la transmission de la lumière, un effet qui est naturellement éliminé dans les milieux chauds. Les chercheurs ont montré que cet effet peut être considérablement limité dans un milieu d'atomes froids, en réduisant la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux mesures d'un...) de la fenêtre de transparence de la TEI, en dessous du décalage Doppler typique.

Les scientifiques de SLICA ont aussi réussi pour la première fois à insérer des atomes froids dans une fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) creuse, posant les bases d'une optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) non linéaire à l'échelle de quelques photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...), avec des impulsions stationnaires. Un tel système confine étroitement les photons et les atomes sur des distances macroscopiques, conduisant à un fort couplage entre la lumière et la matière, et impliquant des non-linéarités optiques.

Outre l'intérêt des impulsions de lumière stationnaires pour la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en...), l'équipe du projet s'est aussi intéressée à leurs applications pratiques. Parmi elles, citons le traitement et le stockage tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) optique des informations dans un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De petits ordinateurs quantiques ont...), et les communications par fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques...).

Le projet SLICA a repoussé les limites de la manipulation de la propagation de la lumière via TEI, et apporté un élément qui manquait dans le contrôle de l'information transportée par la lumière.

Pour plus d'information voir:
- SLICA Report Summary
- http://www.iap.tu-darmstadt.de/nlq/SLICA

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Source: CORDIS-Europa