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Des physiciens qui tentent de tirer plus vite que leurs ombres !

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Un des grands défis de la physique moderne est de créer des impulsions électriques, magnétiques ou bien lumineuses de plus en plus petites.

Or, il semble que ce soit possible de générer des impulsions lumineuses de l'ordre du zeptoseconde ! C'est ce que prétendent deux physiciens américains, Alexander Kaplan du Johns Hopkins University, à Baltimore, et Peter Shkolnikov du State University de New York, à Stony Brook. Un zeptoseconde, c'est un milliardième de billionième de seconde (soit 10^(-21) seconde). Ceci pourrait se faire grâce à un autre joujou que les physiciens tentent de construire. Le nom de ce nouveau joujou : le Lasetron.

Mais on peut bien se demander à quoi peut bien servir de créer des impulsions lumineuses aussi petites ! La raison est fort simple : pour étudier la matière au niveau atomique ! Le principe est semblable à celui d'une caméra. Au cinéma, il faut que la caméra puisse prendre un minimum de 24 à 30 images par seconde afin que le film rendu soit fluide et que les déplacements à l'écran semblent réalistes. Par exemple, prenons une caméra qui est en train de filmer un homme en train de courir afin d'étudier le mouvement de celui-ci pendant sa course. Vous décidez que vous allez le filmer d'un point A à un point B bien précis et que l'homme passera devant la camera entre ces 2 points. Imaginez l'horreur que ce serait de voir, qu'à la fin de votre expérience, l'homme n'ait couru tellement rapidement que la caméra n'ait pu que prendre 2 photos : une au moment où l'homme traverse le point A et une autre lorsque l'homme traverse le point B. Vous ne seriez pas capable de décrire sa course car vous ne posséderiez pas assez d'informations.

Dans le domaine de la dynamique moléculaire, on étudie les intermédiaires de réaction entre deux molécules avec l'aide de lasers qui ont des durées d'impulsion de l'ordre du femto (10^(-15) s) et du picoseconde (10(^-12) s). Ce qui est bien assez pour décrire les changements de conformations spatiales de certaines molécules entières. Or, quand vient le temps d'entrer dans l'étude de la dynamique et du déplacement des particules qui composent les atomes (neutrons, protons, etc.), les phénomènes sont, de loin, beaucoup plus rapides ! Le laser doit pouvoir échantillonner le phénomène assez rapidement afin de pouvoir avoir assez de données pour bien représenter la réalité de celui-ci. Il faut même que la durée des impulsions soit plus petite que le temps durant lequel le phénomène se produit. Or, au niveau des réactions nucléaires se produisant au cœur des atomes, la plupart de ces phénomènes se réalisent dans un intervalle de temps de quelques zeptosecondes. Alors, il est impératif d'utiliser une source d'impulsions qui avoisinera cet ordre de grandeur.

Actuellement, le record pour la petite impulsion générée revient à une équipe Européenne de scientifiques qui ont réussi à générer une série d'impulsions de 250 attosecondes (10(^-18) s). Ce genre de signal est assez court pour étudier la dynamique des électrons impliqués dans les liens chimiques d'une molécule. Or, ces deux physiciens américain croient qu'il serait possible de descendre à des intervalles beaucoup plus petits en utilisant des lasers circulairement polarisés dont la puissance serait de quelques petawatts (10^15 Watts). Par l'utilisation de tels lasers, ils ont réussi à prouver qu'ils pourraient induire un mouvement hélicoïdal à des milliers d'électrons circulant, très près de la vitesse de la lumière, dans un synchrotron. Ceux-ci seraient capables de générer des impulsions lumineuses de l'ordre du zeptoseconde !

Lucky Luke n'a qu'à bien se tenir, car au championnat du temps de réaction, les physiciens en sont devenus les rois et maîtres, et de loin !

 Par Daniel PICARD - Futura-Sciences Québec

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