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Posté par Adrien le Mardi 20/12/2011 à 12:00
De la fibre de verre pour compter les atomes
Une équipe de l'Institut atomique de l'Université de Technologie de Vienne, en collaboration avec des chercheurs de Mayence en Allemagne, a mis au point une méthode de détection d'atomes extrêmement sensible, basée sur l'utilisation de fibres de 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 SiO2) et de fondants,...).

Des ondes ralenties par la présence d'atomes en-dehors de la fibre


Représentation de la fibre de verre avec des atomes piégés en alignement à proximité.
Les ondes oscillant dans leur direction sont ralenties,
à la différence des ondes polarisées différemment.

L'utilisation des fibres optiques en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance...) dépasse le cadre de la simple transmission de données: l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) atomique s'en sert en effet pour coupler des atomes à la lumière - et c'est actuellement le seul laboratoire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) au monde (Le mot monde peut désigner :) à réaliser cette performance. Cette technique doit notamment permettre la détection de substances à des quantités infimes.

Les chercheurs utilisent des fibres de verre particulièrement fines - quelques 500 nanomètres d'épaisseur, à comparer avec la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) de la lumière visible, comprise entre 400 et 800 nanomètres. Ainsi les ondes lumineuses sont sensibles à la présence d'atomes situés à proximité - mais à l'extérieur - de la fibre. La première étape préalable à la détection d'atomes est donc de piéger ces derniers de façon à ce qu'ils soient alignés de part et d'autre de la fibre. L'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte aussi de...) lumineuse subséquemment envoyée est modifiée par chacun de ces atomes ; par conséquent, une mesure précise des changements subis par la lumière au cours de son trajet à travers la fibre permet de compter le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'atomes piégés. En effet, la présence des atomes ralentit légèrement les ondes lumineuses qui oscillent dans leur direction. Une autre onde lumineuse, polarisée dans une autre direction, ne rencontrera pas les atomes et ne sera donc pas ralentie. La différence de phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) entre ces deux ondes permet alors de déterminer combien d'atomes a rencontré l'onde ralentie.

Cette méthode permet de compter les atomes avec une précision de l'ordre d'une dizaine ou d'une vingtaine d'unités, sur un nombre total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition,...) de quelques centaines ou quelques milliers, piégés à une distance de moins d'un micromètre de la fibre. Les scientifiques travaillent déjà sur des améliorations techniques: par exemple, si la distance entre les atomes piégés et la fibre est réduite, la précision de l'opération de comptage peut potentiellement atteindre un seul atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...).

Les applications pratiques concernent bien sûr de nouveaux types de détecteurs, mais aussi la recherche en physique quantique: ces fibres de verre rendent par exemple possible le contrôle d'états quantiques, sans pour autant les détruire. De nouvelles possibilités technologiques peuvent également être ouvertes par cette avancée.

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Source: BE Autriche numéro 142 (19/12/2011) - Ambassade de France en Autriche / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /68579.htm
Illustration: TU Wien
 
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