PHOTONIQUE: Ils ralentissent la vitesse de la lumière dans le vide
Certes, il s’agit de physique fondamentale, mais cette prouesse scientifique pourrait donner lieu à de nombreuses applications, par exemple en télécommunications, en remplaçant l’électronique par l’optique, en informatique quantique, mais aussi en imagerie et diagnostic. Car ces scientifiques de l’Université de Glasgow et de la Heriot-Watt University (Edinbourg) parviennent à ralentir la vitesse de la lumière lorsqu’elle voyage à travers l'air, sans donc interaction aucune avec tout autre matière. Des conclusions, présentées dans Science Express, viennent nourrir la quête ancienne d’une lumière plus lente et marquent une étape clé pour notre évolution technologique.
Les scientifiques savent depuis longtemps que la vitesse de la lumière peut être légèrement ralentie lorsqu'elle traverse des matériaux tels que l'eau ou le verre, mais il a toujours semblé impossible de ralentir les photons lorsqu'ils traversent le « vide », sans qu'il y ait d'interactions d'autres matériaux. Avec leurs travaux, les chercheurs démontrent que l'application d'un masque sur un faisceau optique permet de donner aux photons, une structure spatiale de nature à réduire leur vitesse.
Quelques explications…nécessaires : L'équipe comparer un faisceau de lumière qui comprend de nombreux photons, à une équipe de cyclistes qui partagent le travail en prenant à tour de rôle la tête du peloton. Bien que le groupe se déplace le long de la route tel un ensemble ou une unité, la vitesse de chaque cycliste varie en fonction de sa place dans le peloton. Ainsi, il est impossible de définir une vitesse unique pour tous les cyclistes. Cette même constatation s'applique à la lumière, expliquent les chercheurs dans leur communiqué : Une seule impulsion lumineuse contient plusieurs photons et les impulsions lumineuses sont caractérisées par un certain nombre de vitesses différentes.
Un photon plus rapide que l'autre : Toujours dans le même registre cycliste, les chercheurs ont configuré leur expérience comme une course contre la montre entre 2 photons libérés simultanément sur des distances identiques vers une ligne d'arrivée définie. Un photon atteint la ligne d'arrivée comme prévu, mais l'autre photon, restructuré avec le système de masque, arrive plus tard, ce qui signifie qu'il se déplace plus lentement dans l'espace libre. Sur une distance d'un mètre, mesurée à l'équipe un ralentissement de jusqu'à 20 longueurs d'onde, en tous cas constatable car bien plus élevé que la précision de mesure. Il s'agit d'un ralentissement extrêmement faible, aboutissant à quelques micromètres sur une distance de propagation d'un mètre, mais significatif.
Des photons relookés : Ainsi, après le passage du faisceau de lumière à travers un masque, les photons se déplacent plus lentement dans l'espace. Un phénomène est différent du ralentissement de la lumière lorsqu'elle traverse du verre ou de l'eau, des cristaux ou du « froid » et est alors seulement ralentie au passage de l'obstacle. Ici, l'effet restructuration via le masque va limiter la vitesse maximale des photons, en deçà de la vitesse communément admise et « officiellement fixée » à 299.792.458 mètres par seconde.
Enfin, si l'expérience a été menée ici sur 1 photon, ses conclusions s'appliquent à des faisceaux lumineux.
Des résultats qui confèrent de nouvelles propriétés à la lumière que les scientifiques se disent impatients de pouvoir exploiter dans de futures applications.
Source: Science Express Spatially Structured Photons that Travel in Free Space Slower than the Speed of Light (visuel EPFL)
Cette actualité a été publiée le 21/01/2015
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