Naissance d’un électron

Moins de 10 attosecondes (10^-18 secondes). C’est le temps dont disposaient les chercheurs de l’université de technologie de Vienne, en Autriche, pour observer la naissance d’un électron. Et ils sont parvenus, grâce à un rayon laser spécialement conçu pour cette expérience.

Optique laser (Institut für Photonik der TU Wien)

Un faisceau laser est capable d’extraire un électron d’un atome, en l’enveloppant dans un flux de lumière. La lumière change l’état électrique autour de l’atome, et on peut mesurer le courant électrique produit à l’issue de l’expérience. Mais jusqu’ici, les chercheurs n’avaient jamais pu déterminer à quel instant précisément cette réaction se produisait. Ils observaient au mieux plusieurs événements simultanés, sans comprendre le tempo.

En mettant au point un laser capable de modifier très précisément sa longueur d’onde sur une période extrêmement réduite, l’équipe de Vienne a pu mesurer la « pulsation » de l’électron à l’intérieur même de l’atome, et grâce à cette information, calculer le réglage optimal pour le déloger et le moment où ça se passe. Une sorte de photo qui ressemble plutôt à un tableau de chiffres.

Mais Markus Kitzler, l’auteur principal de l’étude, insiste sur l’importance d’avoir pu mesurer la « phase quantique », les états d’énergie de l’électron dans l’atome, et sa position précise au moment où l’ionisation a lieu.

L’échelle de temps de cette expérience donne le tournis, même aux spécialistes de la micro-électronique qui opèrent généralement à la nanoseconde, c’est-à-dire une seconde divisée par 300 millions. C’est le même ratio pour passer d’une durée de 10 années à une seconde.

Pour s’en figurer l’idée, il faut encore diviser cette nanoseconde par 300 millions, pour arriver à peu près au temps nécessaire à un électron pour tourner autour d’un atome.

Une expérience qui reste du domaine de la recherche fondamentale, mais qui aide à mettre une image sur des événementy quatiques très abstraits pour la plupart des gens.

 
Remonter à la source :

Attosecond Probe of Valence-Electron Wave Packets by Subcycle Sculpted Laser Fields
Phys. Rev. Lett. 108, 193004 (2012)