Pour la première fois au monde, des scientifiques sont parvenus à solidifier la lumière

Créer de la lumière qui se comporte comme un solide ou un liquide, une équipe de chercheurs l’a fait ! Une découverte fascinante qui ouvre un nouveau champ de recherches concernant les photons et les ondes lumineuses en général. DGS vous explique tout en détail.

Des ingénieurs en électricité travaillant à l’université de Princeton viennent de déclarer que non seulement la lumière pouvait posséder un état solide, mais qu’en plus ils avaient déjà réussi à en créer. Ils ont en fait enfermé des photons ensemble de telle manière que ceux-ci ont commencé à se comporter comme un objet solide. « C’est quelque chose qui n’a jamais été vu avant », explique le docteur Andrew Houck, l’un des chercheurs. « C’est tout simplement un nouvel état adopté par la lumière. »

Les scientifiques ont construit ce qu’ils appellent un atome artificiel, fait de 100 milliards d’atomes agencés pour agir comme une entité unique. Ils ont ensuite amené cette structure près d’un câble superconducteur transportant des photons. De manière assez incompréhensible dans le monde quantique, l’atome et les photons se sont liés de façon à ce que leurs propriétés se mélangent entre elles. Les photons ont donc commencé à agir comme des atomes, se mettant tous en corrélation pour produire un système oscillant unique. Comme certains de ces photons se sont échappés dans l’environnement alentour, les oscillations ont ralenti et un point critique a produit un comportement quantique divergent. Autrement dit, comme dans l’expérience du chat de Schrödinger, les photons pouvaient avoir deux états à la fois.

« Ici, nous mettons en place une situation dans laquelle la lumière agit effectivement comme une particule, dans le sens où deux photos peuvent interagir très fortement », déclare le docteur Darius Sadri. « Dans un mode d’opération, la lumière se déplace comme un liquide et dans l’autre, elle se fige. » Produire de la lumière solide peut sembler génial, mais cela n’a pas été fait par simple curiosité. Lorsqu’ils sont connectés entre eux, les photons se comportent comme des particules subatomiques, mais sont tout de même plus faciles à étudier sous plusieurs angles de recherche. Par conséquent, l’équipe espère utiliser la lumière solide pour simuler un comportement subatomique.

Des tentatives pour modéliser les agissements d’un grand nombre de particules utilisent habituellement des statistiques mécaniques et simplifient souvent l’expérience en supposant que l’interaction entre les particules et un système de référence sont en équilibre. Pourtant, d’un point de vue que l’on peut tous observer, « le monde qui nous entoure est rarement en équilibre », dit Andrew. La lumière solidifiée offre une chance d’observer un système subatomique lorsqu’il commence à se détacher de son point d’équilibre. Dans ce cas précis, la lumière est emmêlée avec l’atome en deux points. Pourtant, il serait possible d’augmenter ce nombre, rendant les possibilités plus complexes et plus nombreuses. Tout en mettant à disposition un modèle d’étude de systèmes d’atomes déjà existants, les chercheurs espèrent que la lumière solide peut être conçue pour se comporter comme des matériaux qui n’existent pas, mais qui ont été théorisés par des physiciens. Cela donnerait l’occasion à ces derniers d’explorer comment ces choses réagiraient si elles étaient réelles.

Nous avons été stupéfiés par la mise au point de cette lumière solide. Nous félicitons les scientifiques qui ont réalisé cette fantastique expérience et nous espérons que cela mènera à de nouvelles découvertes. Nous aimerions beaucoup voir à quoi ressemble cette structure de photons. Imaginez-vous que demain nous pourrons matérialiser des objets solides rien qu’avec de la lumière ?