Un nouveau "super" vient enrichir la liste des effets extraordinaires dans la physique : la lumière superfluide, capable de traverser des matériaux semi-opaques, des verres rayés ou des suspensions comme le brouillard, sans aucune dispersion.
Une découverte extraordinaire issue d'une collaboration franco-italienne entre Iacopo Carusotto, du centre BEC de l'INFM (Institut National pour la Physique de la Matière - CNR) de Trente, le groupe théorique de Cristiano Ciuti à l'Université Paris VII et le groupe expérimental guidé par Alberto Bramati et Elizabeth Giacobino au sein du laboratoire Kastler Brossel de l'Université Paris VI.
Dans son voyage à travers l'air et les matériaux les plus variés, la lumière commune est déviée et dispersée. Après un orage, par exemple, elle forme des arcs-en-ciel. Dans la brume, elle se reflète sur les gouttes d'eau en suspension créant un mur lumineux aveuglant. Dans les cristaux, elle est déviée par les imperfections internes qui la déforment et la dispersent. La lumière superfluide, au contraire, selon la prédiction faite par Carusotto et Ciuti dès 2004, serait en mesure de traverser tous ces matériaux sans la moindre difficulté : les photons qui la composent auraient des interactions tellement fortes que la lumière elle-même commencerait à se comporter comme un vrai fluide. Un état similaire à celui d'autres "super" comme l'hélium superfluide, qui de liquide normal -comme l'eau- se transforme en un superfluide capable de s'écouler sans aucun frottement.
Pour tester cette hypothèse, les scientifiques se sont mis à la recherche d'une lumière capable de traverser un matériel opaque sans la moindre dispersion ou déviation. Pour la découvrir, ils ont utilisé une lumière et une cible à lui faire traverser. La lumière est un laser extrêmement stable, la cible est un minuscule semiconducteur d'arséniure de gallium, capable de faire passer la lumière mais dont les imperfections la dégradent en général. Les paramètres de la lumière ont été modifiés selon les indications de la physique théorique, en modifiant la couleur et l'intensité, jusqu'à ce que la lumière apparaisse telle que prévue : le laser a traversé le semiconducteur -qui, peu de temps auparavant, en dégradait le faisceau- sans la moindre interférence : un comportement qui n'avait jamais été observé.
"Les comportements superfluides ont une extraordinaire importance théorique et pratique, selon Iacopo Carusotto, il suffit de penser aux aimants superconducteurs à la base de l'accélérateur LHC de Genève (CERN). De la même façon, pour la lumière superfluide, on peut déjà prévoir de brillantes applications : une lumière capable de traverser un matériel, sans être altérée, peut apporter d'énormes bénéfices dans le développement des fibres optiques (qui ont valu à leur inventeur, Charles Kao, le prix Nobel de Physique 2009). Elle pourrait permettre non seulement le transport d'information, comme c'est déjà le cas, mais aussi son élaboration : d'énormes quantités de données pourraient être traitées par voie optique par des puces opto-électroniques, à une vitesse impossible à atteindre pour l'électronique actuelle. De nouvelles puces hyper rapides, mais aussi capables d'économiser beaucoup d'énergie par rapport à aujourd'hui. Une petite économie mais énorme si l'on pense que chaque jour, ce sont des milliards de puces qui sont utilisées dans le monde, entre ordinateurs, téléphones, téléviseurs et automobiles."
L'arséniure de gallium me reste un drôle de souvenir, je travaillais à l'époque (1980) au service basse température du CEN Grenoble, généralement mes échantillons étaient en dessous de 50 milli K avant midi, et ce foutu échantillon était à 500 milli K à la même heure, je soupçonnais mon réfrigérateur H3 H4 de mal fonctionner et finalement c'était le matériau qui était très long à changer de température.