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DES SCIENTIFIQUES DÉCOUVRENT UN NOUVEL ÉTAT DE LA LUMIÈRE

Lumière étrange

Cela se passe à l'échelle microscopique des particules lumineuses, les photons : selon une expérience, ceux-ci pourraient interagir entre eux comme des atomes.

Dans une expérience des chercheurs américains ont réussi à "apparier" trois photons comme s'il s'agissait d'atomes de matière. Une première, surtout qu'en principe les photons ignorent les lois de l'attraction-répulsion régissant le monde des atomes (et particules subatomiques).

Or le résultat de la manip est expliqué par la théorie de l'interaction entre atomes, qui édicte les lois d'attraction et répulsion : selon les chercheurs, il s'agit bien d'une force d'attraction entre les trois photons qui crée cet état nouveau. Un phénomène inédit qui pourrait ouvrir un nouveau domaine de recherche ou servir pour les technologies quantiques (cryptographie, ordinateur).

Atomes froids et lasers

A vrai dire, la même équipe avait réussi à apparier deux photons en 2013. Cette fois-ci ils enfoncent le clou et apportent une interprétation théorique du phénomène pour le moins fascinante !

La manip fait intervenir une impulsion laser très faible, ne contenant qu'une poignée de photons, et un gaz ou nuage d'atomes (de rubidium) refroidis à un millionième de degré au dessus du zéro absolu (−273,15 °C). Les photons pénètrent dans le nuage individuellement en s'ignorant l'un l'autre, mais à la sortie, les chercheurs ont recueillis des triplets et des paires.

En mesurant les paramètres (dont la phase) de ces systèmes, les chercheurs ont constaté par ailleurs que l'interaction tenant ensemble les trois photons était plus forte que celle d'une paire.

Et la répulsion entre photons ?

Les chercheurs ont alors modélisé le phénomène à l'aide d'une théorie particulière qui décrit notamment les interactions physiques entre particules matérielles, la Théorie quantique des champs (dont ils ont utilisé une approximation nommée Théorie effective des champs).

Selon celle-ci les photons s'apparient dans les atomes de rubidium et quand ils en sont éjectés, ils poursuivent ensemble comme s'ils étaient toujours unis dans l'atome. Un phénomène quantique... Plus étrange, selon cette théorie la nouvelle particules formée (les 3 photons) acquière une masse (très inférieure à celle de l'électron)...

Enfin, la théorie autorise aussi une force de répulsion entre les photons, ce que les chercheurs veulent maintenant prouver expérimentalement. Imaginez, deux faisceaux lumineux qui se repoussent... comme des "sabres-laser". On n'en est pas là.

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