💡 Générer de la lumière à partir du vide, c'est possible

Une équipe de physiciens vient de modéliser un phénomène quantique étonnant où des lasers ultra-puissants génèrent de la lumière à partir du vide. Ces travaux pourraient bientôt être validés expérimentalement grâce à une nouvelle génération d'installations laser.

Le vide, en physique quantique, n'est jamais totalement inerte. Il est le siège de fluctuations incessantes, où des paires de particules virtuelles apparaissent et disparaissent en une fraction de seconde. Des chercheurs de l'Université d'Oxford et de l'Instituto Superior Técnico de Lisbonne ont simulé comment des faisceaux laser intenses peuvent perturber ce vide et produire de la lumière.

Un phénomène quantique enfin visualisé

La théorie prédisait depuis longtemps que trois faisceaux laser croisés pouvaient polariser les particules virtuelles du vide, engendrant un quatrième faisceau. Ce processus, appelé mélange à quatre ondes, vient d'être modélisé en 3D et en temps réel. Les simulations révèlent comment les photons interagissent, comme des boules de billard, sous l'effet des champs électromagnétiques.

Grâce au logiciel OSIRIS, les chercheurs ont pu observer des détails inaccessibles auparavant, comme l'influence de l'asymétrie des lasers ou l'évolution temporelle des interactions. Ces résultats, publiés dans Communications Physics, offrent une base solide pour des expériences futures.

Les simulations montrent également des effets subtils, comme la biréfringence du vide, où la polarisation de la lumière est modifiée par des champs magnétiques extrêmes. Ces prédictions pourraient être testées dans les prochaines années.

Vers une confirmation expérimentale

Plusieurs installations laser de pointe, comme le Vulcan 20-20 au Royaume-Uni ou l'Extreme Light Infrastructure en Europe, atteignent désormais les puissances nécessaires pour observer ces phénomènes. Ces lasers permettront de vérifier si le vide peut effectivement produire de la lumière sous certaines conditions.

Les modèles développés par l'équipe serviront à optimiser les paramètres expérimentaux, comme la forme des impulsions laser ou leur synchronisation. Ces données sont essentielles pour détecter des signaux ténus, comme la diffusion photon-photon, jamais observée directement.

Au-delà de la validation des théories quantiques, ces travaux pourraient aider à traquer des particules hypothétiques, comme les axions, candidates potentielles pour la matière noire. Les simulations ouvrent ainsi de nouvelles pistes pour explorer la physique fondamentale.