Les scientifiques proposent des sources de lumière super lumineuses alimentées par des quasiparticules.

19 octobre 2023

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par University of Rochester

Une équipe internationale de scientifiques repense les principes fondamentaux de la physique des radiations dans le but de créer des sources de lumière super brillantes. Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Photonics, des chercheurs de l'Instituto Superior Técnico (IST) au Portugal, de l'Université de Rochester, de l'Université de Californie à Los Angeles et du Laboratoire d'Optique Appliquée en France ont proposé des moyens d'utiliser des quasiparticules pour créer des sources de lumière aussi puissantes que les plus avancées qui existent aujourd'hui, mais beaucoup plus petites.

Les quasiparticules sont formées par de nombreux électrons se déplaçant en synchronisation. Elles peuvent se déplacer à n'importe quelle vitesse, voire plus rapidement que la lumière, et résister à des forces intenses, comme celles près d'un trou noir.

« L'aspect le plus fascinant des quasiparticules est leur capacité à se déplacer de manière interdite par les lois de la physique régissant les particules individuelles », explique John Palastro, chercheur principal au Laboratoire Laser Énergétique, professeur adjoint au Département de Génie Mécanique et professeur agrégé à l'Institut d'Optique.

Palastro et ses collègues ont étudié les propriétés uniques des quasiparticules dans les plasmas en effectuant des simulations informatiques avancées sur des supercalculateurs disponibles via le projet conjoint européen de calcul intensif. Ils voient des applications prometteuses pour les sources de lumière basées sur les quasiparticules, notamment l'imagerie non destructive pour détecter les virus, la compréhension des processus biologiques tels que la photosynthèse, la fabrication de puces informatiques et l'étude du comportement de la matière dans les planètes et les étoiles.

« La flexibilité est énorme », déclare Bernardo Malaca, doctorant à l'IST et premier auteur de l'étude. « Même si chaque électron effectue des mouvements relativement simples, le rayonnement total de tous les électrons peut imiter celui d'une particule se déplaçant plus rapidement que la lumière ou une particule oscillante, même s'il n'y a pas un seul électron localement plus rapide que la lumière ou une oscillation d'électron. »

Les sources de lumière basées sur les quasiparticules pourraient présenter un avantage distinct par rapport aux formes existantes, telles que les lasers à électrons libres, qui sont rares et massifs, ce qui les rend peu pratiques pour la plupart des laboratoires, hôpitaux et entreprises. Avec la théorie proposée dans l'étude, les quasiparticules pourraient produire une lumière incroyablement brillante avec une distance de déplacement très courte, déclenchant ainsi des avancées scientifiques et technologiques généralisées dans les laboratoires du monde entier.

Informations sur la revue : Nature Photonics

Fourni par University of Rochester