Le rayon tracteur de Star Wars devient réalité

[moghelonEquipe du forum]

Bonjour à tous,

Dans l'actualité technologique, un article intéressant !

Plusieurs scènes dans Star Wars et Star Trek montrent les effets d’un rayon tracteur capable de piéger des astronefs et des objets pour les manipuler à loisir, notamment en les attirant. La réalité vient de rejoindre la fiction grâce à des groupes de physiciens utilisant des rayons laser.

L’une des scènes de Star Wars montre le Millenium Falcon de Han Solo piégé par un rayon tracteur attirant son vaisseau en direction de l’Étoile noire. À première vue, il semble impossible qu’un tel rayon soit réalisable à l’aide d’un faisceau laser. D’ordinaire, en effet, la lumière exerce au contraire une pression sur les objets qu’elle éclaire. Le premier physicien ayant envisagé cet effet était Johannes Kepler, lorsqu’il cherchait à expliquer l’orientation de la queue des comètes par rapport au Soleil. Des siècles plus tard, après la découverte des équations de Maxwell gouvernant le champ électromagnétique responsable de l’existence des ondes lumineuses en physique classique, plusieurs physiciens comprirent que Kepler avait vu juste.

Ce fut le cas de Maxwell lui-même en 1871, qui avait déduit de ses équations l’existence de ce que l’on appelle la pression de radiation, puis de Joseph Poynting qui, tout en précisant cette déduction, en avait étudié les conséquences sur des particules de poussière en 1903, et surtout de Pyotr Nikolaevich Lebedev. Ce physicien russe a donné une preuve expérimentale de l’existence de la pression de radiation vers 1900.

Les faisceaux d'ondes sonores de Bessel

La théorie quantique de la lumière ne fit que conforter l’idée que la direction de la pression de radiation était toujours dirigée dans le sens de la propagation de la lumière en introduisant les quanta de lumière d’Einstein, les photons. Possédant certaines caractéristiques des particules, comme une quantité de mouvement, l’effet d’un faisceau lumineux sur une surface pouvait donc être comparé à celui d’un flux de particules, par exemple celui d’un jet d’eau.


Un schéma illustrant le dispositif constituant un rayon tracteur. Deux faisceaux laser (en vert) sont combinés pour produire une onde lumineuse qui attire de petites sphères. © University of St Andrews

Et pourtant, en 2006, le physicien Philip Marston de la Washington State University a montré théoriquement que, dans certains cas, des faisceaux d’ondes sonores appelés des faisceaux de Bessel avaient une structure particulière pouvant conduire à des effets contre-intuitifs.

Vers les ondes lumineuses et le rayon tracteur de Star Wars

Transposé au cas des ondes lumineuses, le travail de Marston impliquait que le bilan de la quantité de mouvement des ondes électromagnétiques diffusées dans toutes les directions par des particules éclairées par des faisceaux de Bessel similaires pouvait être tel, dans certains cas, qu’au lieu d’éloigner ces particules d’une source de lumière, il les rapprochait.

À cause de l’énergie nécessaire, il semble très difficile d'exploiter des faisceaux de Bessel pour tracter le vaisseau de Han Solo ou même des petites particules. Pourtant, une première sorte de réalisation concrète de cette idée a été réalisée l’année dernière par des chercheurs américains, qui ont décrit leur expérience dans les Physical Review Letters.

Aujourd’hui, des physiciens de l’University of St Andrews en Écosse et de l’Institute of Scientific Instruments (ISI) en République tchèque viennent de publier un article dans Nature Photonics montrant qu’il est possible de contourner l’obstacle. Ils ont réalisé un rayon tracteur à l’aide de deux faisceaux laser. Le dispositif obtenu est prometteur car il pourrait avoir des applications biomédicales intéressantes, comme trier des macromolécules et des cellules.

Amicalement,

[InvitéInvité]

çà cogite, çà cogite...

Conférence du mardi 7 décembre 2004 par Roland Lehoucq. Star Wars, entre mythe et réalité. La saga cinématographique Star wars a eu un succès considérable. Elle met en scène des technologies futuristes qui, à l'évidence, dépassent largement les nôtres. Pourtant certaines scènes ont un air de déjà-vu. Est-il possible de faire la part de la science et de la fiction, du rêve et de la réalité ? En utilisant les outils de la physique pour décrypter certaines scènes du film, Roland Lehoucq mène l'enquête : quelle pourrait-être la nature de la Force qu'utilisent les chevaliers Jedi ? Comment construire un sabre-laser ? Comment se déplacent les vaisseaux interstellaires ? Il ne s'agit pas, bien sûr, de détruire la part de rêve inhérente à toute oeuvre de fiction, mais plutôt de s'en servir comme support pour parler de physique de façon ludique. Ce questionnement transforme le spectateur en acteur très proche de l'astrophysicien qui, pour interroger l'univers, n'a d'autres sources que la lumière des astres captée par ses instruments. Au terme de l'enquête, son monde sera transformé. Que la Force soit avec vous !

Accès à la conférence d'origine

Ou la version plus récente (améliorée).

@+

[TikoEquipe du forum]

Bonsoir

J'adore écouter Roland Lehoucq. Toujours très intéressants ces exposés et conférences.

Par contre, là, à la première question qu'il pose, donc "cette phrase est elle scientifique?" (La Force, c'est un champ d'énergie créé par tous les êtres vivants. Il nous entoure et nous pénètre. etc..), ça dépend de ce qu'on entend par scientifique... Puisque si on va par là, et ça dans la condition où tout peut être étudié scientifiquement, bien tout pourrait être scientifique. Du moins, cette phrase pourrait avoir ici la valeur d'une hypothèse scientifique. Du coup, oui, cette phrase est scientifique.

Maintenant, cette phrase est elle scientifiquement viable ? Ce qui est un peu différent. Donc s'appuie t elle sur des preuves scientifiques et existe t il une véritable force créée par les êtres biologiques ? Bien non ! Enfin, tous les êtres vivants consomment de l'énergie et en sont eux mêmes composés, du coup ils émettent un léger champ magnétique mais rien n'est venu confirmer que tous les êtres vivants étaient liés entre eux par quelques champs que ce soit. On est isolé des autres et nos interactions s'effectuent par nos principaux sens et fonctions cognitives (on peut supposer qu'on n'aurait sûrement pas développés ces derniers, si nous avions d'autres moyens de communiquer ou d'agir sur notre environnement). A contrario, il existe des champs dans lesquels on baigne, qui là ne sont pas créés par les êtres vivants (quoique, un corps physique et biologique, en tant que masse, d'ailleurs il le dit, doit avoir un impact extrêmement subtil sur le tissu spatial^^), qui va donc de la gravité, à la matière noire, en passant par le champ de Higgs etc... Et ces champs ou forces, pourraient effectivement nous relier. Mais de là à penser que les être vivants en profitent, bien nous en avons aucune preuve, malheureusement...

Justement, il fait une remarque intéressante, au sujet de la gravité. Il demande si celle ci est composée d'énergie. Et il y répond, en expliquant que de l'eau soumise à la gravité, tombe et nous permet donc de récupérer de l'énergie via un alternateur. Sauf que c'est l'objet, en se déplaçant, qui fournit l'énergie et non la gravité. Donc même si l'objet le fait grâce à la gravité, ça ne prouve pas que la gravité possède elle même de l'énergie. Ce serait en l'occurrence pour cela, qu'elle resterait si difficile à détecter et à comprendre. Enfin il me semble...

Une dernière chose qui m'a interloqué, puisque dans un débat précédent sur ce même forum -où on avait parlé relativité et GPS- avec je ne sais plus quel membre, ce dernier m'avait soutenu que la masse en mouvement ne générait pas de gravité, alors que je soutenais le contraire (je faisais allusion à la vitesse qui est aussi un mouvement), bien là à 2h02, Roland Lehoucq confirme qu'un objet en mouvement produit de la gravité. Bref, j'avais raison (je me souviens même de personnes me filant des pouces rouges sur cette question^^). Le pire, c'est que la personne étant plus calée que moi, je lui avais donc donné quelque peu raison. Je dis quelque peu, car à mes yeux, ça n'arrivait décidément pas à passer et je ne suis jamais arrivé à me plier clairement à son raisonnement.

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