18 / 84
35 36
18
La Lettre
D’autres horizons, et quelques perspectives...
La lumière permet également d’aborder nombre d’autres rives en partie inexplorées de la physique
d’aujourd’hui, que nous ne ferons qu’évoquer rapidement :
●
le vide et la création de paires de particules et d’antiparticules : le physicien sait faire jaillir des particules
massives à partir du vide de matière avec de la lumière elle-même sans masse, le prix à payer étant la
création simultanée d’antimatière. Inversement, matière et antimatière s’annihilent pour redonner de
la lumière. Ainsi, le vide devient polarisable et non linéaire pour la lumière de forte intensité ;
●
le zéro absolu, les atomes froids et la recherche des très basses températures : la lumière permet de
refroidir les atomes jusqu’à des températures extrêmement basses - de l’ordre du nanokelvin - et de
réaliser ainsi de nouveaux états de la matière. Elle a permis la création et la manipulation d’ondes de
matière avec des propriétés de cohérence analogues à celles de la lumière des lasers ;
●
les températures les plus élevées et la fusion thermonucléaire : depuis longtemps, le développement
de lasers de très grande puissance laisse espérer qu’on pourra bientôt atteindre les températures et
les pressions requises pour la fusion de l’hydrogène (voir le Laser Mégajoule du CEA) et concurrencer,
pour la production future d’énergie, les grands tokamaks comme celui du projet international ITER ;
●
la vitesse de la lumière et les tachyons : on ne sait pas accélérer une particule massive jusqu’à
la vitesse de la lumière, qui reste une limite infranchissable, tout comme le zéro absolu évoqué
précédemment. Lorsqu’un objet est accéléré au voisinage de la vitesse de la lumière, son temps
propre ralentit de plus en plus, jusqu’à s’arrêter : c’est l’histoire du voyageur de Langevin qui, après
un périple au voisinage de la vitesse de la lumière, retrouve sur Terre son frère jumeau beaucoup
plus âgé que lui. Néanmoins, certains physiciens ont imaginé un monde au-delà cette vitesse, le
monde des tachyons, doté de propriétés surréalistes (masse imaginaire, etc.). De façon analogue,
le mouvement s’arrête au voisinage du zéro absolu. Mais les températures négatives, quant à elles,
nous sont devenues familières puisqu’elles sont utilisées pour amplifier la lumière dans les lasers ;
●
renverser le sens du temps, voilà un autre rêve que permet la lumière dans certains systèmes
atomiques, certes encore bien limités. En revanche, renverser le sens de propagation de la lumière
et lui faire parcourir le chemin qui la ramène à sa source est une réalité courante, que permet la
conjugaison de phase dans un matériau non linéaire ;
●
la conquête des fréquences les plus élevées avec des lasers X et γ, les communications à des
vitesses et sur des distances considérables, grâce aux fibres optiques qui ont envahi notre quotidien
et transfèrent à distance le temps des horloges optiques, la réalisation d’ordinateurs quantiques,
d’interféromètres atomiques, etc…
On le voit, dans les seuls domaines de la physique et de l’astronomie, les progrès de l’optique moderne
permettent d’affronter avec beaucoup de succès nombre de limites rencontrées par l’homme dans son
exploration de la nature.