Des physiciens font la démonstration du premier laser fabriqué à partir d'un nuage de gaz

Depuis les années 1960, les astronomes ont repéré de nombreuses sources de lumière optique et micro-onde intense à des fréquences spécifiques. Ces sources ont d'abord intrigué les astronomes, mais il est vite devenu évident que la lumière était générée par des lasers naturels (ou des masers pour les micro-ondes).

Il s'avère que dans certaines circonstances, l'atmosphère même des étoiles et des planètes peut produire de la lumière de la même manière que les lasers que nous utilisons dans les lecteurs de CD et les pointeurs laser.

Ces lasers naturels ont intrigué les astronomes pendant de nombreuses années, car ils semblent se produire dans des gaz dilués composés d'atomes aléatoires. Aujourd'hui, Robin Kaiser et des amis de l'Institut Non Linéaire de Nice dans le sud de la France disent avoir créé des lasers qui fonctionnent de la même manière pour la première fois sur Terre.

Les physiciens fabriquent des lasers conventionnels en utilisant des atomes qui émettent de la lumière à une fréquence spécifique. L'idée est d'exciter ces atomes en ajoutant de l'énergie. Dans cet état, les atomes libèrent ensuite cette énergie sous forme de lumière cohérente lorsque les photons passent à proximité, ce que l'on appelle l'émission stimulée.

En faisant rebondir la lumière au-delà des atomes, le physicien peut déclencher cette libération et amplifier la lumière. D'où le nom : amplification de la lumière par l'émission stimulée de rayonnement et son acronyme, laser.

Le milieu qui contient ces atomes est important. Dans les lasers conventionnels, les atomes sont généralement confinés dans un cristal. C'est utile car les physiciens peuvent facilement placer un miroir à chaque extrémité du cristal pour faire rebondir la lumière à l'intérieur. D'autres lasers reposent sur des gaz confinés à l'intérieur d'une cavité optique avec des miroirs à chaque extrémité.

Mais le gaz dans une atmosphère stellaire ou planétaire n'est clairement pas confiné dans une cavité, donc une question importante est de savoir comment la lumière peut être confinée de manière à déclencher une émission stimulée.

Ces dernières années, les physiciens ont trouvé une réponse sous la forme de lasers aléatoires. Ceux-ci consistent en une sorte de milieu désordonné, comme une poudre semi-conductrice. La lumière qui stimule l'émission n'est pas confinée par des miroirs mais par l'état désordonné de la poudre - la lumière rebondit simplement à l'intérieur au hasard.

Les lasers spatiaux naturels fonctionnent de la même manière, sauf que le milieu aléatoire est le gaz dans une atmosphère stellaire ou planétaire. Mais alors que les physiciens ont fait fonctionner des lasers aléatoires à l'aide de colorants en poudre ou liquides, personne n'a réussi à en fabriquer un à l'aide d'un gaz.

Jusqu'à présent, c'est. Nous rapportons l'observation expérimentale d'un laser aléatoire dans une vapeur atomique froide et contrôlée, selon Kaiser and co.

Ces gars ont construit leur laser à partir d'un petit nuage d'atomes de rubidium confinés dans un piège magnéto-optique. Ils excitent les atomes puis les zappent avec un laser réglé proche de la fréquence d'émission attendue du rubidium. Celui-ci rebondit au hasard à l'intérieur du nuage, déclenchant l'émission de lumière stimulée.

Effectivement, les mesures de l'équipe de la lumière émise par le nuage montrent qu'elle est effectivement laser.

C'est intéressant car la capacité de reproduire le mécanisme laser sur Terre permettra aux physiciens d'étudier pour la première fois les processus qui conduisent au laser spatial naturel.

Il peut aussi avoir d'autres applications. La capacité de faire des tas de poudre ou des nuages ​​d'atomes froids produire de la lumière laser pourrait conduire à de nouvelles sources de lumière artificielle.

Ainsi, les lasers spatiaux naturels pourraient un jour être l'inspiration d'une nouvelle génération de lumières sur Terre. Cool!

Réf : arxiv.org/abs/1301.0522 : Un laser aléatoire à atomes froids

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