Une expérience étrange montre que la lumière peut projeter sa propre ombre

Une observation inédite. En utilisant un rubis et deux lasers, des chercheurs américains sont parvenus à faire en sorte qu’un faisceau lumineux projette sa propre ombre.

Une première

Habituellement, pour qu’une ombre apparaisse, la lumière doit être bloquée par un objet, qu’il s’agisse d’un solide, d’un liquide ou d’un gaz. Ce qui devrait normalement exclure toute source lumineuse, étant donné que les particules élémentaires qui la composent, appelées photons, n’ont pas de masse.

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Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Optica, une équipe du Brookhaven National Laboratory a utilisé une configuration astucieuse (illustrée plus bas) pour observer pour la première fois un tel phénomène.

L’équipe a pointé un laser vert de forte puissance sur un cube de rubis, éclairé latéralement par un laser bleu, de sorte que la lumière du premier finisse par bloquer une partie de celle du second, projettant ainsi son ombre sur un écran placé derrière le cristal. Visible à l’oeil nu et suivant précisément les contours de l’objet (le laser vert), elle présentait un contraste maximal comparable à celle d’un arbre lors d’une journée ensoleillée.

Un phénomène contre-intuitif

Selon Raphael Abrahao et ses collègues, le laser vert augmente la quantité de lumière bleue que le rubis absorbe. Lorsque ces ondes lumineuses traversent le matériau, elles se lient à ses atomes, créant des polaritons. Si, dans le cas de la nouvelle étude, ce sont ces quasi-particules (dotées d’une masse) qui projettaient l’ombre, ses auteurs soulignent qu’il s’agit techniquement de demi-photons, sans lesquels cette dernière ne pourrait exister.

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Globalement, l’observation de cet effet contre-intuitif, sans équipement particulier, invite à reconsidérer la notion d’ombre et pourrait conduire à de nouvelles percées dans le domaine de l’optique.

« Ce phénomène étend notre compréhension des interactions entre la matière et la lumière et suggère de nouvelles façons d’utiliser cette dernière que nous n’avions jamais envisagées », conclut Abrahao.