Prix Nobel de Physique 2023
Les expériences avec la lumière capturent les moments les plus brefs
Cf.: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/press-release/
Les trois lauréats du prix Nobel de physique 2023 sont récompensés pour leurs expériences, qui ont donné à l'humanité de nouveaux outils pour explorer le monde des électrons à l'intérieur des atomes et des molécules. Pierre Agostini, Ferenc Krausz et Anne L'Huillier ont démontré qu'il était possible de créer des impulsions lumineuses extrêmement courtes qui peuvent être utilisées pour mesurer les processus rapides au cours desquels les électrons se déplacent ou changent d'énergie.
Les événements rapides se fondent les uns dans les autres lorsqu'ils sont perçus par l'homme, tout comme un film composé d'images fixes est perçu comme un mouvement continu. Si nous voulons étudier des événements très brefs, nous avons besoin d'une technologie spéciale. Dans le monde des électrons, les changements se produisent en quelques dixièmes d'attoseconde - une attoseconde est si courte qu'il y en a autant en une seconde qu'il y a eu de secondes depuis la naissance de l'univers.
Les expériences des lauréats ont produit des impulsions lumineuses si courtes qu'elles sont mesurées en attosecondes (10-18 s), démontrant ainsi que ces impulsions peuvent être utilisées pour fournir des images des processus à l'intérieur des atomes et des molécules.
En 1987, Anne L'Huillier a découvert que de nombreuses harmoniques différentes de la lumière apparaissaient lorsqu'elle transmettait de la lumière laser infrarouge à travers un gaz noble. Chaque harmonique est une onde lumineuse avec un nombre donné de cycles pour chaque cycle de la lumière laser. Elles sont dues à l'interaction de la lumière laser avec les atomes du gaz, qui confère à certains électrons une énergie supplémentaire qui est ensuite émise sous forme de lumière. Anne L'Huillier a continué à explorer ce phénomène, jetant les bases de percées ultérieures.
En 2001, Pierre Agostini a réussi à produire et à étudier une série d'impulsions lumineuses consécutives, chaque impulsion ne durant que 250 attosecondes. À la même époque, Ferenc Krausz travaillait sur un autre type d'expérience, qui permettait d'isoler une seule impulsion lumineuse d'une durée de 650 attosecondes.
Les contributions des lauréats ont permis d'étudier des processus si rapides qu'ils étaient auparavant impossibles à suivre.
"Nous pouvons maintenant pénétrer le monde des électrons. La physique de l'attoseconde nous permet de comprendre les mécanismes régis par les électrons. La prochaine étape consistera à les utiliser", déclare Eva Olsson, présidente du comité Nobel de physique.
Il existe des applications potentielles dans de nombreux domaines. En électronique, par exemple, il est important de comprendre et de contrôler le comportement des électrons dans un matériau. Les impulsions attosecondes peuvent également être utilisées pour identifier différentes molécules, par exemple dans le cadre de diagnostics médicaux.