Arrêter la lumière.

[brunehautAnalyste enquêteur]

PHYSIQUE

Arrêter la lumière:
vers une nouvelle physique?

Une nouvelle qui laisse perplexe: la lumière pourrait être contrainte à l'immobilité. Révolution d'une donnée fondamentale de la physique ou résultat prévisible du passage de la lumière dans un milieu particulier?


Rien ne va plus vite au monde que la lumière: 300 000 km par seconde dans le vide. "Dans le vide", cette dernière précision est importante car elle est la clé d'une série d'expériences réussies et qui consiste à stopper la lumière. En efet, tous les milieux freinent la lumière: l'eau, le verre ou le cristal. Le diamant, par exemple, lui fait perdre 50% de sa vitesse. Plus la densité du milieu est importante, plus la lumière est freinée. Il y a un an la physicienne danoise Lene Hau*, a utilisé un gaz refroidi à 0,9 micro Kelvin pour stopper la lumière pendant quelques millièmes de secondes. Très récemment, une autre équipe américaine, dirigée par Mikhail Lukin**, parvenait à un résultat proche pendant quelques millionièmes de secondes, grâce à un gaz à température ordinaire. L’objectif de ces expériences? "La lumière peut transporter rapidement de l’information, mais sa vitesse même est un inconvénient, puisqu’on n’a pas le temps de traiter cette information. L’idée est donc de la stocker et de la traiter", explique Yvan Castin, chercheur au laboratoire Kastler-Brossel de l’Ens***, à Paris.
Lene Hau va maintenant refaire son expérience avec ce que les physiciens appellent un condensat de Bose-Einstein. Sur une idée du physicien indien Satyendranath Bose, Albert Einstein avait prédit que d'étranges phénomènes pouvaient se produire à l'intérieur d'un gaz d'atomes identiques, refroidis à très basse température. Dans un tel milieu gazeux, les collisions d'atomes deviennent "cohérentes", et on peut espérer une durée plus longue du phénomène de l'arrêt de la lumière. "Un des objectifs de notre travail sur un condensat Bose-Einstein, continue Yves Castin, est de parvenir à une source cohérente et continue d'atomes, qu'on pourrait comparer à un "laser" d'atomes, au lieu du laser de lumière." Ce serait une révolution dans le monde des atomes, identique à celle que le laser a amené dans l'optique. Encore faut-il que la recherche fondamentale amène la preuve qu'on peut stocker l'information, avant d'imaginer des supers calculateurs s'échangeant leurs travaux par des influx lumineux.
En attendant, d'autres équipes travaillent, elles, à l'accélération de la lumière. Une affaire à suivre dans les prochains numéros de Science Actualités.


Vitesse de la lumière

Mais comment a-t-on mesuré la vitesse de la lumière dans le vide? l'histoire commence en 1676 avec le danois Roemer qui remarque un décalage entre la prévision de l'apparition des satellites de Jupiter et leur vision réelle. Quelques grandes étapes:

Année Scientifiques Vitesse trouvée
1676 Roemer 214 300 km/s
1874 A. Cornu 300 400 km/s
1879 Michelson et Newcomb 299 910 km/s
1882 Michelson et Newcomb 299 853 km/s
1932 Michelson 299 774 km/s
1957 Essen, Froome, Florman, Wadley 299 793 km/s

Qu'est-ce que le vide?

Rien n'est plus difficile à concevoir et à se représenter que le vide... Quand on parle de l'espace astronomique, ce qui paraît absolument vide comme par exemple l'espace entre les galaxies, est en fait loin d'être du néant. Prenons un m3 d'espace interstellaire : on doit y trouver quelques atomes d'hydrogène, des traces du rayonnement cosmologique à une température de -270°C, un champ électromagnétique quasi nul : en bref de la matière et de l'énergie, ce qui amène les physiciens à définir ce vide comme un lieu ou rien de ne se passe, mais comme un océan rempli de particules virtuelles, capables dans certaines circonstances de se manifester. On entre là dans les domaines de la physique quantiqu et l'énergie du vide.


***Equipe dirigée par Jean Dalibard.
Pour en savoir plus, aller sur le site:
http://www.lkb.ens.fr/
recherche/atfroids/
francais/Rubidium.html



Sur le Net
Pour en savoir plus:

Sur le condensat de Bose Einstein
Pour tout savoir sur comment ça marche:
http://www-lpl.univ.paris13.fr/Fr/Equipes/GroupeCOMETA/GroupeCOMETA.htm

[Pierre31Equipe du forum]

un océan rempli de particules virtuelles, capables dans certaines circonstances de se manifester. On entre là dans les domaines de la physique quantique et l'énergie du vide.

Il est facile de comprendre ça: une des inégalités d'Heiselberg (un des pères de la mécanique quantique) et celle ci-dessous

Δt*ΔE < ћ (constante de planck normalisée)

Cette formule nous dit que lorsque l'on mesure l'énergie contenue dans un petit volume de vide pendant un intervalle de temps Δt, on peut trouver un énergie comprise entre 0 et ΔE. Comme ћ est une constante , plus Δt sera petit, plus ΔE peut être grand. Autrement dit , la nature autorise le vide a contenir de l'énergie à condition que ce soit un bref instant.

Mais d'où vient cette énergie? Depuis Einstein on sait que la masse est équivalente à de l'énergie et réciproquement.. Sa célèbre formule E=m*c² ne dit pas autre chose (l'énergie c'est de la masse multipliée par une constante). Or la masse est caractéristique de la matière.

Donc si la nature autorise le vide a contenir de l'énergie pendant bref instant, il faut imaginer que des particules pourvues de masse apparaissent pendant un bref instant et disparaissent : ces particules sont appelées particules virtuelles.

[brunehautAnalyste enquêteur]

Bonjour Pierre,

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris, en quelque sorte et pour faire court, se sont les mêmes conditions qu'avant le big-bang ?
Cordialement.

[Pierre31Equipe du forum]

Je ne crois pas que q'on puisse rattacher ca au Big Bang (encore que..faut voir). Ce que je voulais illustrer ce sont les particules virtuelles.


Ce que nous dit l'égalité d'Heinsenberg, c'est que de l'énergie (=matière) peut se créer a partir de rien (ce qui viole localement le principe de la conservation de l'énergie) à condition qu'elle disparaisse très vite. Cette énergie peut être d'autant plus grande que son existence est brève.(Δt < ћ/ΔE ou encore Δt < ћ/m*c²). Les particules virtuelles qui forment cette énergie sont d'autant plus massives que leur temps de vie est court.

[brunehautAnalyste enquêteur]

Merci Pierre,

Le sujet est absolument passionnant, et tes explications sont toujours très interessantes...
Au plaisir de te lire.

Cordialement.

[InvitéInvité]

Behold the Appearance of the Invisibility Cloak (?)

Scientists Find New Ways to Bend Radio and Light Waves, Making Objects Invisible to Radar and the Naked Eye :

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