Vitesse supraluminique - Définition

En physique ondulatoire

Ce que l'on appelle la propagation supraluminique a été calculée par les physiciens Léon Brillouin et Arnold Sommerfeld dans les années 1940 et 1950 (la Diffusion Brillouin Stimulée, est le cadre de ce type de recherche). À l'époque, on considérait que ce genre de phénomène n'était possible que dans des milieux de dispersion anormale.

Optique

Des vitesses de signal supraluminiques ont été observées dans les années 1960, en particulier dans des amplificateurs laser ; elles étaient toutefois liées au différentiel d'amplification entre les fronts avant et arrière d'une impulsion en train de se déformer, et donc difficiles à relier à l'intuition commune du concept de vitesse. Celle-ci, en revanche, s'applique sans difficulté à des structures indéformables comme les solitons Brillouin, dont la propagation supraluminique en régime fortement non linéaire a été prédite et observée à Nice en 1991.

Électrocinétique

Le même type de considération de physique ondulatoire permet d'obtenir une vitesse de groupe supérieure à celle de la lumière pour un courant électrique dans un cable coaxial. Alain Haché, de l'Université de Moncton, auteur de l'expérience, explique qu'aucune information ne peut être transmise plus rapidement que c dans la mesure où il est nécessaire que la partie du signal qui précède le maximum (pour lequel est calculée la vitesse de groupe) ait déjà traversé le milieu dans lequel le déplacement supraluminique a lieu avant que le maximum y entre. Or le déplacement de cette partie avancée du signal ne se fait pas à vitesse supraluminique mais à une vitesse bien inférieure. Au total, le temps mis par l'ensemble du signal (queue et pic inclus), qui est le temps à considérer pour transmettre une information, pour parcourir la distance voulue, est plus grand que celui que met la lumière.

Applications informatiques

De même, l'équipe de Luc Thévenaz a pu émettre des paquets d'onde dont le sommet se déplaçait à vitesse supraluminique dans une fibre optique. Mais comme on vient de le voir, l'information ne pourra être transmise plus vite que c pour autant. En revanche ces phénomènes pourraient être employés pour transmettre l'information à une vitesse très proche de c, la vitesse actuelle étant plutôt de 2/3 c.

Métamatériaux

L'application de la Diffusion Brillouin Stimulée donne lieu actuellement à l'étude de ce que l'on appelle les métamatériaux qui utilisent l'indice de réfraction négatif décrit plus haut pour permettre aux ondes électromagnétiques de contourner certains objets physiques plutôt que de rebondir dessus ou d'être absorbées. Le docteur David Smith et son équipe de l'université de Duke sont parvenus au résultat suivant : sur une surface en deux dimensions et avec une largeur d'onde restreinte (invisible à l'œil nu), contourner un cylindre fait de ce métamatériau [4]. À terme, ce genre d'expérience aurait pour effet la possibilité de créer des objets contournant la lumière elle-même par indice de réfraction négatif devenant ainsi invisibles.