A la recherche des plus brèves impulsions laser

Des scientifiques ont perfectionné une technique pour mesurer et contrôler très précisément les ondes électromagnétiques des impulsions laser les plus courtes jamais produites. La possibilité de comprendre entièrement et de contrôler ces impulsions représente une avancée importante dans le domaine de la physique subatomique.

L'étude, publiée dans Nature Physics, concerne des impulsions laser extrêmement courtes, d'une durée inférieure à 10 femtosecondes (une femtoseconde représente un millionième de milliardième de seconde). Ces impulsions pourraient permettre aux scientifiques de déplacer et de contrôler les électrons dans les atomes et les molécules, et de comprendre, par exemple, comment les molécules se forment. Pour cela, les impulsions d'ondes électromagnétiques émises par le laser doivent être contrôlées et mesurées avec une précision qu'il a toujours été très difficile d'atteindre jusqu'ici.

L'équipe de physiciens de l'Université Impériale de Londres a atteint un niveau de précision sans précédent en produisant une impulsion laser dans un échantillon de gaz, celui-ci réagissant en émettant une impulsion de rayons X d'une durée encore plus courte (jusqu'à 10 fois plus courte que l'impulsion laser initiale). Les chercheurs ont constaté que le spectre de l'impulsion X encodait toute l'information nécessaire pour reconstruire avec précision la forme d'onde de l'impulsion initiale. Par des mesures précises et un logiciel spécifique, les chercheurs ont alors été capables, pour la première fois, de mesurer la forme d'onde de différentes impulsions femtosecondes.

Le Docteur John Tisch, membre de l'équipe, indique que "cette technique de mesure est si précise qu'elle permet de déterminer la position d'une crête d'impulsion avec une précision de 0,05 femtosecondes, soit 50 attosecondes. De plus, la mesure peut être réalisée sur des impulsions individuelles plutôt par des calculs de moyenne sur plusieurs impulsions, ce qui est une avancée importante".

Le Dr. Tisch explique qu'en outre, ces expériences permettent d'étudier les impulsions extrêmement courtes de rayons X émises dans la réaction: "Les impulsions X que nous avons utilisées dans le processus de mesure sont elles-mêmes d'un grand intérêt", note-t-il. "Elles sont de l'ordre de l'attoseconde, un milliardième de milliardième de seconde. Elles représentent un nouvel outil mis à la disposition des scientifiques pour sonder un mouvement encore plus rapide que les impulsions qui les ont déclenchées".

Le Professeur Jonathan Marangos indique: "maintenant que nous avons perfectionné cette technique, nous allons examiner les moyens de l'utiliser pour manipuler les électrons et pour contrôler des processus quantiques".