Pour les physiciens, l’expérience de la double fente est un peu mythique. Et c’est ce mythe que des chercheurs nous proposent aujourd’hui de revisiter. En n’intervenant plus sur le parcours de la lumière dans l’espace, mais… dans le temps !
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L'expérience de la double fente. C'est un peu une expérience mythique. Certains n'hésitent pas, d'ailleurs, à la présenter comme la plus belle de toutes. Une expérience par laquelle le physicienphysicien de génie Thomas Young (1773-1829) a fait la démonstration, en 1801, de la nature ondulatoire de la lumière. Dirigez un faisceau sur une double fente et vous observerez en effet, sur un écran placé derrière, une alternance de zones éclairées et de zones non éclairées. Des franges d'interférence, comme les appellent les chercheurs. Qui, selon la physique classique, ne s'expliquent que par des phénomènes d'interaction, d'interférence entre les ondes lumineuses qui se renforcent lorsque leurs sommets se rencontrent et s'annulent quand au contraire, leurs creux se croisent.
D'autres expériences ont, quant à elles, montré que la lumière est plus que ça. Elle présente aussi des propriétés de particules. D'où l'expression consacrée des physiciens pour la décrire de dualité onde-corpuscule. Et le fait qu'elle est aujourd'hui considérée comme un objet quantique. C'est d'ailleurs aussi le cas d'autres « particules » comme les électrons ou les neutronsneutrons.
Des chercheurs de l’Imperial College London (Royaume-Uni) se sont inspirés de l'expérience unique de la double fente pour aller encore plus loin dans leur description et leur maîtrise de la lumière. Ils ont imaginé une expérience de la double fente non plus dans l'espace, mais dans le temps !
Des interférences temporelles
Pour créer leur double fente dans le temps, les physiciens ont utilisé un matériaumatériau relativement classique. Un film mince d'oxyde d'indiumindium-étainétain. Du genre que celui qui constitue aujourd'hui la plupart des écrans de smartphones. Et grâce à des laserslasers infrarougesinfrarouges de forte puissance et ultrarapides, ils ont modifié la réflectance de ce film sur des échelles de temps de l'ordre de la femtosecondefemtoseconde - soit 10-15 seconde. Ouvrant ainsi des « fentes temporelles » pour la lumière.
Dans la version classique de l'expérience de la double fente, la lumière change de direction en traversant les « fentes spatiales ». Le passage au travers des fentes temporelles, créées ici par les physiciens, a un autre effet sur la lumière. Il la fait changer de fréquencefréquence. Changer de couleurcouleur, donc. De quoi finalement former également un motif de type interférence à partir des interactions, cette fois, entre des couleurs qui se renforcent ou s'annulent.
Les physiciens de l'Imperial College London espèrent désormais pouvoir mettre à profit leurs observations. En combinant le contrôle temporel extrêmement fin de la lumière qu'ils ont obtenu à un contrôle spatial, ils pourraient être en mesure de développer de nouvelles technologies de pointe. Voire d'étudier d'une nouvelle manière des phénomènes physiques fondamentaux comme les trous noirs. Les chercheurs souhaitent notamment explorer le phénomène dans ceux qu'ils appellent les cristaux temporels - des analogues aux cristaux classiques, mais dont les propriétés optiques, au lieu de varier dans l'espace, varient dans le temps. Dans l'espoir de développer des commutateurscommutateurs optiques ultrarapides et parallélisés, par exemple.
