Cours de collision : les ondes électromagnétiques interagissent dans une expérience révolutionnaire

Par Advanced Science Research Center, GC/CUNY16 août 2023

Des chercheurs de CUNY ASRC ont découvert une méthode permettant de manipuler les photons afin qu'ils puissent entrer en collision et interagir à l'aide de métamatériaux adaptés. Cette percée pourrait conduire à des progrès significatifs dans les domaines des télécommunications, de l’informatique optique et des applications énergétiques. (Dessin schématique d'une collision de photons à une interface temporelle.) Crédit : Anna Umana, Advanced Science Research Center du CUNY Graduate Center

Les chercheurs montrent qu'il est possible de faire interagir les photons qui se croisent, ouvrant ainsi la voie à des avancées technologiques.

A research team at the Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) has demonstrated that it is possible to manipulate photons so that they can collide, interacting in new ways as they cross paths. Detailed in the journal Nature PhysicsAs the name implies, Nature Physics is a peer-reviewed, scientific journal covering physics and is published by Nature Research. It was first published in October 2005 and its monthly coverage includes articles, letters, reviews, research highlights, news and views, commentaries, book reviews, and correspondence." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Nature Physics le 14 août, la découverte permettra aux scientifiques qui développent des technologies ancrées dans la propagation des ondes électromagnétiques de réaliser des progrès significatifs dans les télécommunications, l'informatique optique et les applications énergétiques.

La percée a eu lieu dans le laboratoire d'Andrea Alù, professeur émérite et professeur Einstein de physique au Graduate Center de la City University of New York et directeur fondateur de la CUNY ASRC Photonics Initiative. Il s’appuie sur une autre expérience récente démontrant les réflexions temporelles des ondes électromagnétiques.

“Our work is building on a series of experiments that show how we can create metamaterialsMetamaterials are engineered materials that have properties not usually found in nature." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> des métamatériaux aux propriétés uniques qui émergent de brusques variations temporelles de leurs propriétés électromagnétiques. Ces variations nous permettent de manipuler la propagation des ondes d'une manière jamais vue dans la nature », a expliqué Alù. « Ces travaux les plus récents montrent que nous pouvons utiliser des changements temporels brusques dans des métamatériaux personnalisés – connus sous le nom d’interfaces temporelles – pour faire entrer en collision les ondes comme s’il s’agissait d’objets massifs. Nous avons également pu contrôler si les ondes échangeaient, gagnaient ou perdaient de l’énergie lors de ces collisions.

En règle générale, lorsque deux ondes électromagnétiques se croisent, elles se traversent sans interagir. C’est très différent de ce qui se produit lorsque deux objets massifs, comme deux balles, se heurtent. Dans ce dernier cas, les particules entrent en collision et leurs caractéristiques mécaniques déterminent si l’énergie est conservée, perdue ou augmentée lors de la collision. Par exemple, lorsque deux boules de billard entrent en collision, l’énergie totale du système est conservée, tandis que lorsque deux boules en caoutchouc entrent en collision, elles perdent généralement de l’énergie lors de la collision.

Although photons would be expected to go through each other without any interaction, by triggering a time interface the scientists were able to demonstrate strong photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"photon-photon interactions and control the nature of the collision./p>