Les scientifiques ont créé le laser le plus précis de l’histoire.
Des lasers plus précis sont synonymes de plus grande précision. Des scientifiques ont établi un nouveau record de netteté laser en créant un laser dont la largeur de raie n'atteint que 10 millihertz (0,01 hertz).
La largeur de raie représente l'étendue de la couverture du spectre. Nous n'avons pas encore atteint le laser idéal, qui est un laser à une seule longueur d'onde (photons transmis à la même fréquence). Mais nous en sommes plus proches que jamais.
Des chercheurs de l'Institut national allemand de métrologie (PTB, Physikasisch Bundesanstalt) affirment que ce nouveau laser pourrait notamment s'avérer utile pour maintenir nos normes de temps.
« Plus la largeur de raie du laser est petite, plus la détermination de la fréquence atomique dans une horloge optique est précise. Ce nouveau laser nous permettra d'améliorer considérablement la qualité de l'horloge », explique le physicien Thomas Legero.
Après près de dix ans de travail, les chercheurs ont établi ce nouveau record grâce à un résonateur Fabry-Pérot en silicium. Ce dispositif permet de contrôler la longueur d'onde de la lumière via deux miroirs fixes placés en vis-à-vis et situés à l'intérieur d'un double cône.
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| Résonateur en silicium, responsable de la création du faisceau laser le plus net à ce jour. |
La longueur de l'espace entre les miroirs, et en particulier leur stabilité, détermine la largeur de raie du laser. Le défi pour les scientifiques est donc de maintenir ces miroirs aussi stables que possible. Cela implique d'éliminer les interférences dues aux variations de pression, aux vibrations des ondes sonores, aux ondes sismiques et aux fluctuations de température.
La tâche finale consiste à minimiser le mouvement 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 -150 °C.
Le laser le plus précis au monde a été créé de cette manière. Les chercheurs affirment que les ondes lumineuses, qui oscillent environ 200 000 milliards de fois par seconde, restent stables pendant environ 11 secondes avant de perdre leur synchronisation. Ce temps est suffisant pour que la lumière fasse cinq allers-retours jusqu'à la Lune.
Si l'on veut que les lasers améliorent les communications radio dans l'espace, il faudra aller beaucoup plus loin. PTB est convaincu qu'ils pourront réduire la largeur de raie à moins de 1 millihertz.
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| Les lasers sont utilisés dans les horloges atomiques optiques. |
Les lasers sont actuellement utilisés pour améliorer la qualité des horloges atomiques optiques et mesurer les atomes ultra-froids avec une plus grande précision. À l'avenir, ils pourraient également servir à mesurer le rayonnement électromagnétique avec plus de précision, voire à tester la théorie de la relativité.
L’étude a été publiée dans Physical Review Letters.
Selon Khoahoc.tv
