Des scientifiques japonais ont réussi à manipuler la lumière comme si elle était affectée par la gravité. En tordant soigneusement le cristal photonique, l’équipe a pu exploiter la « pseudogravité » pour courber les faisceaux lumineux, ce qui pourrait avoir des applications utiles dans les systèmes optiques.
L’une des bizarreries de la théorie de la relativité générale d’Einstein est que la lumière est affectée par la structure de l’espace-temps, elle-même déformée par la gravité. C’est pourquoi des objets extrêmement massifs, comme des trous noirs ou des galaxies entières, font tant de ravages sur la lumière, en déviant sa trajectoire et en amplifiant les objets distants.
Des recherches récentes ont prédit qu’il serait possible de reproduire cet effet dans les cristaux photoniques. Ces structures sont utilisées pour contrôler la lumière dans les dispositifs optiques et les expériences, et elles sont souvent réalisées en disposant plusieurs matériaux selon des motifs périodiques. Théoriquement, la torsion de ces cristaux pourrait dévier les ondes lumineuses de la même manière qu’une lentille gravitationnelle à l’échelle cosmique. Ce phénomène est appelé pseudogravité.
Dans la nouvelle étude, l’équipe a testé cette idée sur des cristaux photoniques en silicium. Ils ont déformé la structure cristalline de sorte que les cellules de la grille de 200 microns, initialement régulièrement espacées, se sont de plus en plus déformées sur la surface. Ensuite, des ondes lumineuses de l’ordre du térahertz sont laser dans le cristal.
L'appareil dispose de deux ports de sortie du côté opposé au port d'entrée laser, un au-dessus et un en dessous du port d'entrée. Si la pseudo-gravité ne fonctionnait pas, le laser se déplacerait en ligne droite et n'émergerait d'aucun des ports, mais dans le cristal tordu, les ondes lumineuses parvenaient à se courber vers les ports inférieurs.
L’équipe affirme que cette technique pourrait être un moyen très utile de manipuler la lumière dans les systèmes optiques et autres dispositifs, et pourrait éclairer les études sur la physique connexe.
Le professeur agrégé Masayuki Fujita, l'un des auteurs de l'étude, a déclaré : « Ce type de contrôle de faisceau dans le plan dans la gamme térahertz peut être exploité dans les communications 6G. Sur le plan académique, les résultats montrent que les cristaux photoniques peuvent exploiter les effets gravitationnels et ouvrir de nouvelles voies dans le domaine de la physique des gravitons. »
La recherche a été publiée dans la revue Physical Review A.