De la fibre de verre pour compter les atomes
Par Benje le samedi, décembre 24 2011, 11:36 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Source: BE Autriche numéro 142 (19/12/2011) - Ambassade de France en Autriche / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /68579.htm
Une équipe de l'Institut atomique de l'Université de Technologie de Vienne, en collaboration avec des chercheurs de Mayence en Allemagne, a mis au point une méthode de détection d'atomes extrêmement sensible, basée sur l'utilisation de fibres de verre.
Des ondes ralenties par la présence d'atomes en-dehors de la fibre
L'utilisation des fibres optiques en physique dépasse le cadre de la simple transmission de données: l'Institut atomique s'en sert en effet pour coupler des atomes à la lumière - et c'est actuellement le seul laboratoire de recherche au monde à réaliser cette performance. Cette technique doit notamment permettre la détection de substances à des quantités infimes.
Les chercheurs utilisent des fibres de verre particulièrement fines -
quelques 500 nanomètres d'épaisseur, à comparer avec la longueur d'onde
de la lumière visible,
comprise entre 400 et 800 nanomètres. Ainsi les ondes lumineuses sont
sensibles à la présence d'atomes situés à proximité - mais à l'extérieur
- de la fibre. La première étape préalable à la détection d'atomes est
donc de piéger ces derniers de façon à ce qu'ils soient alignés de part
et d'autre de la fibre. L'onde lumineuse subséquemment envoyée est
modifiée par chacun de ces atomes ; par conséquent, une mesure précise
des changements subis par la lumière au cours de son trajet à travers la
fibre permet de compter le nombre
d'atomes piégés. En effet, la présence des atomes ralentit légèrement
les ondes lumineuses qui oscillent dans leur direction. Une autre onde lumineuse, polarisée dans une autre direction, ne rencontrera pas les atomes et ne sera donc pas ralentie. La différence de phase entre ces deux ondes permet alors de déterminer combien d'atomes a rencontré l'onde ralentie.
Cette méthode permet de compter les atomes avec une précision de l'ordre
d'une dizaine ou d'une vingtaine d'unités, sur un nombre total de
quelques centaines ou quelques milliers, piégés à une distance de moins
d'un micromètre
de la fibre. Les scientifiques travaillent déjà sur des améliorations
techniques: par exemple, si la distance entre les atomes piégés et la
fibre est réduite, la précision de l'opération de comptage peut
potentiellement atteindre un seul atome.
Les applications pratiques concernent bien sûr de nouveaux types de
détecteurs, mais aussi la recherche en physique quantique: ces fibres de
verre rendent par exemple possible le contrôle d'états quantiques, sans
pour autant les détruire. De nouvelles possibilités technologiques
peuvent également être ouvertes par cette avancée.