Des scientifiques ont créé le laser le plus précis de l'histoire.
Un faisceau laser plus fin signifie une plus grande précision. Des scientifiques ont établi un nouveau record de netteté laser en créant un laser dont la largeur de raie est de seulement 10 millihertz (0,01 hertz).
La largeur spectrale indique l'étendue de la couverture spectrale. Nous n'avons pas encore atteint le laser idéal, c'est-à-dire un laser à longueur d'onde unique et définie (photons se propageant à la même fréquence). Mais nous n'avons jamais été aussi proches de cet objectif.
Des chercheurs de l'Institut national allemand de métrologie, ou PTB (Physikasisch Bundesanstalt), affirment que l'une des applications possibles de ce nouveau laser serait le maintien de nos étalons de temps.
Le physicien Thomas Legero explique : « Plus la largeur spectrale du laser est faible, plus la détermination de la fréquence de l’atome dans une horloge optique est précise. Ce nouveau laser nous permettra d’améliorer significativement la qualité des horloges. »
Après près de dix ans de travaux, des chercheurs ont établi ce nouveau record grâce au résonateur Fabry-Pérot en silicium. Ce dispositif permet de contrôler la longueur d'onde de la lumière grâce à deux miroirs fixes placés face à face à l'intérieur d'un double cône.
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| Le résonateur en silicium est responsable de la production du faisceau laser le plus précis à ce jour. |
La distance entre les miroirs, et plus précisément leur stabilité, détermine la largeur spectrale du laser. Par conséquent, le défi pour les scientifiques est de maintenir ces miroirs aussi stables que possible. Cela implique d'éliminer les interférences dues aux variations de pression, aux vibrations sonores, aux ondes sismiques et aux fluctuations de température.
L'objectif ultime est de minimiser l'agitation thermique des atomes (mouvement brownien) qui se produit dans tous les matériaux à température finie. Pour ce faire, le résonateur est fabriqué en silicium monocristallin et refroidi à une température de -150 °C (-238 °F).
C’est ainsi qu’a été créé le faisceau laser le plus précis au monde. Les chercheurs expliquent que les ondes lumineuses (issues du laser), oscillant à environ 200 000 milliards de fois par seconde, se stabilisent pendant une dizaine de secondes avant de se désynchroniser. Ce laps de temps est suffisant pour que la lumière fasse cinq allers-retours entre la Terre et la Lune.
Pour que les lasers améliorent les capacités de communication radio dans l'espace, il faudra aller beaucoup plus loin. Le PTB est convaincu qu'il est possible de réduire la largeur spectrale à moins de 1 millihertz.
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| Des lasers sont utilisés dans les horloges atomiques optiques. |
Actuellement, les lasers sont utilisés pour améliorer la qualité des horloges atomiques optiques et pour mesurer les atomes ultrafroids avec une plus grande précision. À l'avenir, ils pourraient également servir à mesurer le rayonnement électromagnétique avec une plus grande précision, voire à tester la théorie de la relativité.
Cette étude a été publiée dans Physical Review Letters.
Selon Khoahoc.tv
