1 attoseconde : le microscope le plus rapide du monde peut voir les électrons se déplacer

Des physiciens américains ont réalisé une importante percée dans le domaine de l’imagerie microscopique, en mettant au point un dispositif capable de capturer des évènements d’une durée absolument infime.

Attomicroscope

Si l’actuelle caméra la plus rapide au monde est capable de capturer plus de 156 300 milliards d’images par seconde, ce qui lui permettrait d’observer en détail le comportement du plasma et des particules à haute énergie, le microscope développé par des chercheurs de l’université de l’Arizona peut imager des phénomènes d‘une durée d‘une attoseconde seulement. Ce qui constitue un record.

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À titre de comparaison, il y a autant d’attosecondes dans une seconde qu’il y a de secondes dans 31,7 milliards d’années, soit plus de deux fois l’âge estimé de l’Univers.

Publiés dans la revue Science Advances, ces nouveaux travaux s’appuient sur les recherches nobélisées de Pierre Agostini, Ferenc Krausz et Anne L’Huillier, qui avaient été les premiers à générer des impulsions lumineuses suffisamment courtes pour être mesurées en attosecondes.

In this work, we demonstrate the world's fastest electron microscope, what we call Attomicroscopy. Attomicroscopy has an attosecond temporal resolution achieved by generating the first single attosecond electron pulse inside the microscope using an optical gating approach. pic.twitter.com/f4AGKCkjnt

— Mohammed Th. Hassan (@Prof_M_Hassan) August 21, 2024

Le fonctionnement de ce nouvel « attomicroscope » repose sur l’émission d’une impulsion de lumière ultraviolette qui frappe une photocathode libérant des électrons ultrarapides. Un rayon laser est ensuite décomposé en deux faisceaux qui atteignent leur cible (les électrons) avec un décalage exceptionnellement faible, permettant de créer la fameuse « fenêtre temporelle » d’une attoseconde.

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Capturer « l’insaisissable »

Grâce à cette technique, Mohammed Hassan et ses collègues ont été en mesure d’observer des mouvements d’électrons qui se seraient révélés insaisissables pour n’importe quel autre dispositif optique.

Selon le chercheur, cette résolution temporelle sans précédent ouvre la voie à une série d’avancées significatives dans des domaines tels que la physique quantique, la chimie et la biologie.