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Phénomène physique quotidien, à la fois outil et objet d’étude des scientifiques, la lumière est omniprésente. Cependant, les photons sont encore loin d’avoir livré tous leurs secrets aux physiciens. Récemment, une équipe de chercheurs a mis en évidence une nouvelle propriété de la lumière qui, à terme, pourrait permettre de développer des technologies de manipulation de nanostructures.

Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en Espagne et aux États-Unis a annoncé qu’elle avait découvert une nouvelle propriété de la lumière : l’auto-couplage (ici, couple est à prendre au sens mécanique du terme). Dans un article publié dans la revue Science, les chercheurs expliquent comment ils ont découvert cette nouvelle propriété et les utilisations possibles.

Récemment, des chercheurs ont découvert que la lumière pouvait également être tordue, une propriété appelée moment cinétique (ou moment angulaire). Les faisceaux avec un moment cinétique hautement structuré sont dits avoir un moment angulaire orbital (OAM) et sont appelés faisceaux vortex.

Ils apparaissent sous la forme d’une hélice entourant un centre commun et, lorsqu’ils heurtent une surface plane, ils ont la forme d’un donut. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont travaillé avec des faisceaux OAM lorsqu’ils ont découvert que la lumière se comportait d’une manière jamais vue auparavant.

Dans cette vidéo, les chercheurs expliquent leurs travaux et les résultats de leur découverte :

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Les expériences ont consisté à pointer deux lasers sur un nuage de gaz argon, forçant ainsi les faisceaux à se chevaucher. Ils se sont joints et ont été émis sous forme de faisceau unique de l’autre côté du nuage d’argon. Le résultat était un type de faisceau vortex. Les chercheurs se sont alors demandés ce qui se passerait si les lasers avaient un moment angulaire orbital différent et s’ils étaient légèrement désynchronisés.

Cela a abouti à une faisceau qui ressemblait à un tire-bouchon, avec une torsion changeant progressivement. Et lorsque le faisceau a heurté une surface plane, il ressemblait à un croissant de Lune. Les chercheurs ont noté que, sous un autre angle, un seul photon à l’avant du faisceau orbitait autour de son centre plus lentement qu’un photon à l’arrière du faisceau.

Sur le même sujet : De nouvelles propriétés de la lumière ont été mises en évidence

Les auteurs ont rapidement qualifié la nouvelle propriété d’auto-couplage — une propriété non seulement nouvelle, mais qui n’avait jamais non plus été prédite jusqu’alors.

Les physiciens suggèrent qu’il devrait être possible d’utiliser leur technique pour moduler le moment angulaire orbital de la lumière de manière très similaire à la modulation de fréquences dans les équipements de communication. Cela pourrait conduire au développement de nouveaux dispositifs utilisant la manipulation de nanostructures et d’atomes.

Cette vidéo montre la propriété d’auto-couplage de la lumière en animation :

Sources : Science

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