Des scientifiques dévoilent le tout premier portrait d’un photon isolé

Récemment, des scientifiques ont affirmé avoir découvert la forme des photons individuels, la plus petite forme d’énergie possible dans un champ électromagnétique que nous appelons plus communément lumière. Explications.

Ces experts ont publié les résultats de leurs recherches dans la revue Physical Review Letters. « Nos calculs nous ont permis de transformer un problème apparemment insoluble en quelque chose qui peut être calculé », a déclaré dans un communiqué Benjamin Yuen, physicien à l’université de Birmingham au Royaume-Uni et auteur principal de l’étude. « Presque comme un sous-produit du modèle, nous avons pu produire cette image d’un photon, quelque chose qui n’avait jamais été observé auparavant en physique. »

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Attribuer une forme spécifique à un photon n’est pas chose aisée. En effet, ces particules élémentaires sans masse présentent une dualité onde-particule. Cela signifie donc que les spécialistes considèrent que les photons se comportent à la fois comme des particules et des ondes.

Les chercheurs ont par ailleurs affirmer qu’ils ont pu contourner ce problème en réduisant les possibilités en ensembles discrets à l’aide de certaines mécaniques classiques, simplifiant ainsi leur façon de penser les interactions des photons. « L’avantage de cette méthode de modélisation d’un photon est qu’elle permet de décrire avec précision la manière dont les minuscules particules se déplacent dans une région éloignée du champ électromagnétique entourant un objet, appelée champ lointain », a ajouté le physicien. « Les méthodes précédentes comportaient une déconnexion entre le champ proche et le champ lointain, ce qui fournissait une image incomplète des systèmes de lumière au niveau quantique. Ces travaux nous aident à mieux comprendre l’échange d’énergie entre la lumière et la matière, et à mieux comprendre comment la lumière rayonne dans son environnement proche et lointain. Une grande partie de ces informations étaient auparavant considérées comme du simple bruit. Mais, elles contiennent tellement d’informations que nous pouvons désormais les comprendre et les utiliser. »

Cette nouvelle compréhension pourrait finalement transformer le développement de la technologie nano-optique, conduisant à « des cellules photovoltaïques améliorées, ou à l’informatique quantique« , a conclu Benjamin Yuen, ainsi qu’à des avancées dans les technologies de communication.

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