La vitesse de la lumière est une constante physique universelle qui est vitale dans plusieurs aspects de la physique. La lumière se déplace à une vitesse constante et finie de 186 000 miles par seconde. Mais saviez‑vous que la vitesse de la lumière peut être manipulée ?
En 1999, Lene Hau, une physicienne du Danemark, a été la première à ralentir la lumière à 38 mph. Plus tard, elle a pu l’arrêter complètement, la contrôler et la déplacer.
Qui est Lene Hau ?
Lene Vestergaard Hau, physicienne née à Vejle, Danemark, le 13 novembre 1959, est surtout connue pour ses travaux sur le ralentissement et l’arrêt de la lumière. Elle est diplômée de l’Université d’Aarhus au Danemark avec un baccalauréat en mathématiques, une maîtrise en physique et un doctorat. (Source : Physics Today)
Recherche de Lene Hau sur la vitesse de la lumière
Après des années d’efforts, Hau a maîtrisé l’art de faire du vélo à la vitesse de la lumière en 1999.
Au lieu d’aller plus vite, elle a ralenti la lumière à une vitesse étonnante de 60 kilomètres à l’heure, réalisant cet exploit impressionnant. Elle a accompli quelque chose d’encore plus extraordinaire, arrêtant la lumière dans son élan.
La lumière se déplace à 186 000 miles par seconde. Hau le savait, mais n’avait jamais envisagé de battre le record de lenteur de la vitesse de la lumière. Elle a lancé un nouveau projet de recherche peu après, à la recherche du condensat de Bose‑Einstein, un tout nouvel état de la matière.
Les atomes sont extrêmement sensibles à la température ; à quelques millionièmes de degré au-dessus du zéro absolu, ils perdent leur individualité et se fusionnent.
Cet agrégat peut se comporter comme un super‑atome à des températures suffisamment basses ; on l’appelle le condensat de Bose‑Einstein d’après les deux physiciens dont les recherches avaient prédit son existence en 1924.
J'étais tellement curieuse de voir à quoi ressemblait cet état de la matière nouveau. Nous étions incroyablement heureux. Nous avions réussi.
Lene Vestergaard Hau, Physicienne
Le condensat de Bose‑Einstein a finalement été formé en juin 1997 après que Hau et ses collègues eurent refroidi les atomes avec succès.
Après l’avoir créé, Hau et ses collaborateurs ont commencé à chercher des utilisations pour le condensat. Ils ont découvert qu’ils pouvaient faire passer la lumière à travers le condensat auparavant opaque en le manipulant précisément avec des faisceaux laser. Et ils ont réalisé qu’aucun matériau n’avait jamais été identifié capable de retarder la lumière aussi efficacement que le condensat ainsi traité.
À l’aide d’un électroaimant, un condensat en forme de cigare d’une longueur de 0,2 mm a été suspendu à l’intérieur d’une chambre à vide. Ils ont utilisé un faisceau laser précisément calibré pour éclairer le cigare sur le côté avant de lancer une impulsion de lumière laser le long de son axe longitudinal.
Dès que l’impulsion a touché le condensat modifié, elle a ralenti et s’est comprimée. Pendant un an, Hau a travaillé nuit et jour au laboratoire pour affiner sa technique de test visant à ralentir la lumière. Elle a finalement commencé à remarquer le ralentissement de la lumière en mars 1998, enfin.
Je me suis dit, « Eh bien, vous êtes la première personne à voir la lumière aller aussi lentement. »
Lene Vestergaard Hau, physicienne
Elle a découvert qu’elle se déplaçait plus rapidement que ses faisceaux lumineux lorsqu’elle a pris un vol pour Copenhague cet été. Elle a publié ses résultats cet automne lorsqu’elle a réussi à faire avancer la lumière à la vitesse d’une bicyclette.
Son équipe a fait progresser leurs recherches cette année en arrêtant avec succès toute la lumière à l’intérieur d’un condensat de Bose‑Einstein. Les scientifiques ont immédiatement éteint le laser de couplage dès que l’impulsion lumineuse a été complètement comprimée et piégée dans le condensat. La lumière s’est alors enfermée à l’intérieur. L’impulsion lumineuse initiale est ressortie de l’autre extrémité lorsqu’ils ont rallumé le laser de couplage. (Source : Physics Central)
