De l’imagerie non destructive à la fabrication de puces informatiques, les gens peuvent exploiter les propriétés apparemment défiantes de la physique des quasiparticules. Une équipe internationale de scientifiques a entrepris de remodeler les principes fondamentaux de la physique des rayonnements dans l’espoir de développer des sources lumineuses ultra-puissantes.Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Photonics, des chercheurs de l'Instituto Supérieur de Portugal (IST), de l'Université de Rochester, de l'Université de Californie à Los Angeles et du Laboratoire français d'applications optiques proposent un moyen d'utiliser des quasiparticules pour créer une source de lumière aussi puissante que les sources lumineuses de pointe actuelles, mais plus petite.
Les quasiparticules sont des entités extraordinaires formées par le mouvement synchronisé de plusieurs électrons. Chose fascinante, ils peuvent voler à des vitesses inégalées, même plus rapides que la vitesse de la lumière, et résister à des forces inhabituellement fortes, similaires à celles trouvées à proximité des trous noirs.
"La chose la plus fascinante à propos des quasiparticules est qu'elles peuvent se déplacer d'une manière qui n'est pas autorisée par les lois de la physique des particules uniques", a déclaré John Palastro, scientifique principal au Laboratoire d'énergie laser, professeur adjoint au Département de génie mécanique et professeur agrégé à l'Institut d'optique.
Recherche avancée et applications potentielles Palastro et ses collègues ont étudié les propriétés uniques des quasiparticules dans le plasma en exécutant des simulations informatiques avancées sur des superordinateurs fournis par l'entreprise commune européenne de calcul haute performance. Ils voient des applications prometteuses pour les sources lumineuses à base de quasiparticules, notamment l'imagerie non destructive pour scanner les virus, la compréhension des processus biologiques tels que la photosynthèse, la fabrication de puces informatiques et l'exploration du comportement de la matière dans les planètes et les étoiles.
"La flexibilité est énorme", a déclaré Bernardo Malaca, auteur principal de l'étude et doctorant à l'IST. "Bien que chaque électron effectue un mouvement relativement simple, le rayonnement total de tous les électrons peut imiter le rayonnement d'une particule se déplaçant plus rapidement que la lumière ou une particule oscillante, même si aucun électron local ne se déplace plus vite que la lumière ou un électron oscillant."
Les sources lumineuses à base de quasiparticules offrent des avantages évidents par rapport aux formes existantes telles que les lasers à électrons libres, qui sont rares, encombrants et peu pratiques pour la plupart des laboratoires, hôpitaux et entreprises. Selon la théorie proposée dans cette étude, les quasiparticules peuvent produire une lumière extrêmement brillante en parcourant seulement une très petite distance, ce qui pourrait déclencher un large éventail de progrès scientifiques et technologiques dans les laboratoires du monde entier.