Des chercheurs créent le laser sonore le plus puissant au monde

Une équipe de scientifiques chinois a dévoilé un dispositif expérimental record, émettant un faisceau concentré de particules sonores dix fois plus puissant que les précédents « lasers à phonons ».

Faisceau sonore concentré

La lumière est composée de particules appelées photons, et le son de phonons. Si plusieurs lasers émettant ces derniers ont été mis au point au cours des dernières décennies, dans le cadre de travaux pré-publiés sur le serveur arXiv, Hui Jing, de l’université normale du Hunan, et ses collègues ont utilisé une approche innovante pour créer le plus puissant à ce jour.

Lire aussi Le CERN produit des hypernoyaux, un nouveau type de matière exotique

L’élément clé du dispositif est une bille de silice d’environ un micromètre de diamètre (soit la taille d’une bactérie typique). Placée en lévitation à l’aide de deux faisceaux lumineux, celle-ci a commencé à vibrer et à émettre des phonons, piégés et amplifiés à l’intérieur de la cavité réfléchissante l’entourant. L’opération s’est poursuivie jusqu’à ce qu’un nombre suffisant de particules sonores s’accumulent pour former un faisceau concentré.

Bien qu’un tel procédé ait été précédemment exploré, le dispositif de l’équipe chinoise se distingue par l’ajout d’une électrode juste en dessous de la bille, produisant des signaux électromagnétiques soigneusement sélectionnés.

“Phonon lasers” shoot particles of sound instead of light. Now researchers have made the most powerful one yet, using a reflective cavity, a tiny bead and an electrode. https://t.co/oiwIo3WmS3

— New Scientist (@newscientist) March 18, 2024

Une modification permettant de décupler l’intensité du laser, c’est-à-dire la quantité d’énergie qu’il délivre pour chaque fréquence de phonon, tout en resserrant son faisceau et en lui permettant de persister plus d’une heure, plutôt que quelques dizaines de minutes.

Lire aussi Des physiciens observent pour la première fois une particule décrite il y a plus d’une décennie

Plusieurs applications potentielles

Selon Jing, le déplacement des phonons est moins affecté que celui des photons dans les liquides. De sorte que des lasers basés sur les premiers pourraient s’avérer plus efficaces pour l’imagerie des tissus aqueux en biomédecine et être avantageusement intégrés aux dispositifs de surveillance des fonds marins.

Richard Norte, de l’université technologique de Delft, estime toutefois que les dispositifs expérimentaux mis au point jusqu’à présent, qui nécessitent un réglage précis de chaque composant, devront être significativement simplifiés afin de pouvoir concurrencer leurs homologues optiques.