Aller au contenu principal
Pour la première fois, des chercheurs ont pu observer la réflexion temporelle d’ondes électromagnétiques. Exploiter un tel phénomène pourrait conduire à d’importantes avancées dans un vaste éventail de domaines.
Une première
Les réflexions que nous avons l’habitude de voir sont des réflexions spatiales, qui interviennent lorsque les ondes lumineuses électromagnétiques atteignent une limite spécifique, telle qu’une surface réfléchissante, et rebondissent. Leurs homologues temporelles se produisent quant à elles lorsque l’ensemble du milieu qu’elles traversent change subitement, ce qui induit l’inversion dans le temps d’une partie de l’onde ainsi qu’une modification de sa fréquence.
Depuis longtemps supposé, ce phénomène s’apparentant au fait de se regarder dans un miroir et d’y voir le reflet de son propre dos (tweet ci-dessous) ou d’entendre un écho dont le son serait inversé, n’avait jusqu’à présent pu être confirmé expérimentalement. Principalement en raison de la nécessité de modifier rapidement et uniformément les propriétés d’un matériau.
Pour y parvenir, Andrea Alù et ses collègues de l’université de New York se sont tournés vers un métamatériau : élément composite présentant des propriétés physiques hors normes. En envoyant des signaux à travers une bande métallique et en modifiant rapidement ces dernières, l’équipe a vu pour la première fois les ondes émises s’inverser dans le temps.
Time reflections in electromagnetic waves likened to looking in a mirror & seeing reflection of your own back, or hearing an echo but with the sound reversed as when a tape is played backwards. Sending signals through strip of metal & triggering a change saw thm reverse in time. pic.twitter.com/4iNr6zwYzL
— Mike Sherer (@mikewsherer) March 14, 2023
« Il est très difficile de modifier les propriétés d’un milieu assez rapidement, uniformément et avec suffisamment de contraste pour refléter dans le temps les signaux électromagnétiques, car ils oscillent très rapidement », souligne Gengyu Xu, co-auteur de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature Physics. « L’idée était d’éviter de modifier les propriétés du matériau hôte et de créer à la place un métamatériau dans lequel des éléments supplémentaires peuvent être brusquement ajoutés ou soustraits via des commutateurs rapides. »
De nombreuses applications potentielles
Selon l’équipe, les changements de fréquence des ondes induits pourraient être exploités dans un vaste éventail de domaines, de l’imagerie aux communications sans fil, et également ouvrir la voie au développement de petits ordinateurs à très faible consommation d’énergie et de nouvelles technologies photoniques.
« Nos expériences ont montré qu’il était possible de combiner plusieurs interfaces temporelles afin d’étendre les possibilités de manipulation des ondes », détaillent les auteurs de la nouvelle étude. « Nous avons également pu créer une version temporelle d’une cavité de résonance, qui peut être utilisée pour créer une nouvelle forme de filtrage des signaux électromagnétiques. »