L’impulsion laser la plus courte dure 53 attosecondes

Un groupe international de physiciens et d’ingénieurs, dirigé par le professeur Zenghu Chang de l’Université de Floride centrale, a produit l’impulsion laser la plus courte jamais obtenue : un flash de rayons X de 53 attosecondes.

Le professeur Chang et ses co-auteurs ont battu le record de l'impulsion lumineuse la plus courte. Crédit photo : Université de Floride centrale.

Le professeur Chang et ses co-auteurs ont battu le record de l’impulsion lumineuse la plus courte. Crédit photo : Université de Floride centrale.

Les impulsions attosecondes ont été démontrées pour la première fois en 2001. Depuis, les chercheurs du monde entier tentent de produire des impulsions de plus en plus courtes en raison de la porte qu’elles pourraient ouvrir sur la compréhension du monde subatomique.

De la même manière que les caméras à grande vitesse peuvent enregistrer des vidéos au ralenti de balles volantes, les impulsions lumineuses attosecondes permettent aux scientifiques de capturer des images d’électrons se déplaçant rapidement dans les atomes et les molécules avec une netteté sans précédent.

Le précédent record d’une impulsion de 67 attosecondes (lumière ultraviolette extrême) avait été établi en 2012 par la même équipe.

Les impulsions que le professeur Chang et ses coauteurs viennent de démontrer ne sont pas seulement plus courtes en durée, mais aussi en longueur d’onde.

“La nouvelle impulsion atteint une région spectrale importante, appelée “fenêtre d’eau”, où les atomes de carbone absorbent fortement mais pas l’eau”, ont déclaré les chercheurs.

Montage expérimental : illustration schématique pour la génération et la caractérisation d'impulsions de rayons X attosecondes isolées. CCD - dispositif à couplage de charge, MCP - plaque à microcanaux, PZT - transducteur piézoélectrique. Crédit image : Li et al, doi : 10.1038/s41467-017-00321-0.

Montage expérimental : illustration schématique pour la génération et la caractérisation d’impulsions de rayons X attosecondes isolées. CCD – dispositif à couplage de charge, MCP – plaque à microcanaux, PZT – transducteur piézoélectrique. Crédit image : Li et al, doi : 10.1038/s41467-017-00321-0.

“De tels rayons X mous attoseconde pourraient être utilisés pour filmer au ralenti les électrons et les atomes des molécules biologiques dans les cellules vivantes afin, par exemple, d’améliorer l’efficacité des panneaux solaires en comprenant mieux le fonctionnement de la photosynthèse”, ajoute le professeur Chang.

“Les rayons X interagissent avec les électrons étroitement liés dans la matière et peuvent révéler quels électrons se déplacent dans quels atomes, fournissant une autre façon d’étudier les processus rapides dans les matériaux avec la spécificité des éléments chimiques.”

“Cette capacité est inestimable pour le développement de la prochaine génération de puces logiques et de mémoire pour les téléphones mobiles et les ordinateurs, qui sont mille fois plus rapides que celles utilisées aujourd’hui.”

Les résultats de la recherche sont publiés dans le journal. Nature Communications.

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