Des photons flashés en excès de vitesse…

Cette caméra « haute vitesse » qui est en fait un appareil photo « amélioré » dispose d’une vitesse d’obturation tellement élevée qu’elle permet de voir la vitesse de la lumière, sa propagation, et d’observer le comportement des photons lorsqu’ils entrent en contact avec des surfaces. C’est le must du stop-motion !

Cette caméra permet donc d’enregistrer la lumière en mouvement, c’est à dire le déplacement des photons d’un point à un autre. Dans l’expérience à voir en vidéo ci-dessous, les chercheurs ont utilisé un laser traversant une bouteille de soda. Il suffit d’une nanoseconde, c’est à dire d’un milliardième de seconde pour que la lumière se disperse à travers une bouteille, mais il faut environ une heure pour qu’un algorithme traite toutes les données collectées et les monte en un seul film. C’est pour cette raison que cette caméra a été décrite par ses inventeurs, Andreas Velten et Ramesh Raskar, comme « the world’s slowest fastest camera« .

Cette technologie de caméra à balayage capable de générer des impulsions de lumière est un joujou précieux qui a coûté environ 250 000 dollars. Elle pourra peut-être utilisée dans les domaines de l’imagerie médicale, de l’imagerie industrielle pour visualiser les défauts et les propriétés des matériaux, du développement de nouvelles cellules solaires ou encore dans des technologies d’affichage.

Vidéo d’un groupe de photons se déplaçant à travers une bouteille de soda

Pour les curieux, une autre vidéo explicative

Site Web du projet

Source MIT News

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Créer quelque chose à partir de rien devrait être impossible, non ? Donc, créer de la lumière, c’est à dire des particules élémentaires appelées « photons », à partir de rien devrait également être impossible. C’est comme vouloir éclairer une pièce sans avoir d’ampoules installées dans les lustres.

Cet état de fait est sans compter sur la mécanique quantique. La mécanique quantique se base notamment sur un principe contre-intuitif : le vide n’est pas le néant qui est lui l’absence absolue, l’exact opposé de l’existence. Prenons une boîte, vidons là de ce qu’elle contient. Que reste t-il ? La boîte est vide oui, mais ce n’est pas le néant. En effet selon la mécanique quantique les champs, en particulier le champ électromagnétique, oscillent constamment et ces oscillations subsistent même si un espace est dépourvu de toute matière. Selon la théorie quantique, le vide correspond à une sorte de bouillonnement de particules virtuelles, un niveau d’énergie minimal mais absolument pas nul. Cette force dégagée a été baptisée l' »effet Casimir ». Ces particules ne subsistent généralement pas assez longtemps pour créer quoi que ce soit mais elles sont là. Elles apparaissent un bref instant avant de disparaître à nouveau.

L’idée de ces chercheurs suédois est de prendre ces particules virtuelles et de les transformer en particules réelles, créant ainsi quelque chose à partir du vide. Ainsi, ils ont réussi à obtenir des photons bien réels à partir de photons virtuels. Selon de plus anciennes théories, le passage de l’état de photon virtuel à celui de véritable particule devrait être possible si il rebondissent sur une sorte de miroir qui oscille à une vitesse proche de la vitesse de la lumière.

Impossible de créer un miroir qui oscillerait à la vitesse de la lumière donc les chercheurs ont trouvé une méthode alternative qui permet d’obtenir le même effet. Ils ont créer un miroir alternatif qui consiste en un composant électronique quantique appelé SQUID (Superconducting quantique Interference Device) extrêmement sensible aux champs magnétiques. En faisant varier des milliards de fois par seconde la direction du champ magnétique, les scientifiques ont créé une sorte de miroir vibrant à une vitesse équivalente à 25% de la vitesse de la lumière.

Ce miroir a transféré une partie de son énergie cinétique aux photons virtuels qui se sont alors matérialisés en particules bien réelles et mesurables.

Cette expérience nous permet de mieux comprendre les principes de la physique comme la fluctuation du vide, l’apparition et la disparition perpétuelle de particules virtuelles dans le vide. Ces oscillations du vide pourraient avoir un lien direct avec la fameuse énergie noire qui entraîne l’expansion accélérée de l’univers.

Sources : Chalmers University of Technology, LaRecherche

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