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LE MONDE SELON LA PHYSIQUE ( physics world) 2015 semaine 3-4 : 1 ère partie

Publié le 07 février 2015 par 000111aaa

J’ai choisi de vous présenter la traduction d’un article qui déclenche un forum  énorme  et remet en cause l’interprétation de la vitesse  de deux photons appariés

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LE MONDE SELON LA PHYSIQUE ( physics world) 2015 semaine 3-4  : 1 ère partie

Structured photons slow down in a vacuum

29 comments

Speed of light drops slightly when photons are shaped by a mask

"La vitesse de la lumière dans le vide est  de 299 792 458 ms-1, n est-ce pas? Pas nécessairement, selon une équipe de physiciens du Royaume-Uni, qui a trouvé que la vitesse d'un photon individuel diminuait d’une petite quantité s'il  était d'abord envoyé à travers un masque à motifs. Le phénomène - qui est différent d'autres observations sur  la lumière lente - devrait d’ailleurs également se produire pour les ondes sonores, disent les chercheurs.

 La vitesse de la lumière a été mesurée depuis aussi loin dans le temps  que le 17ème siècle, mais ila fallu attendre  les années 1970  pour que les physiciens se fixent  sur une valeur qui serait  exacte dans le vide jusqu'à quelques parties par milliard. En 1983, cette valeur devient alors  la valeur officielle, fixe, à l’encontre d’une nouvelle définition du mètre dans le Système international d'unités. Et c’est  une valeur importante, car selon la théorie  de la relativité restreinte  d'Einstein, la vitesse de la lumière dans le vide, c, représente la vitesse maximale pouvant être obtenue par toute entité - peu importe le cadre de référence inertiel  dans laquelle elle est mesurée.

Bien entendu, la lumière peut apparaître ralentir si elle  se déplace à travers un milieu dense - les photons  devant interagir avec le milieu et prendre une voie indirecte à travers lui. Dans l'eau, la vitesse de la lumière est d'environ 225 000 000 ms-1, tandis que dans le verre, elle  est à peu près 200 000 000 ms-1. Le changement peut être encore plus drastique - en particulier dans des matériaux hautement" non linéaires "", dans laquelle la vitesse de la lumière peut être réduite à quelques mètres par seconde. D'étranges effets peuvent également se produire dans le vide, y compris le déphasage Gouy, ce qui arrive quand un faisceau de lumière est focalisé sur un point avec comme  résultat  une petite augmentation de sa "vitesse de phase".

 Photons structurés

Récemment, il semble que les physiciens aient mis au point une nouvelle façon de changer la vitesse de la lumière dans le vide. Depuis plus de deux ans, Miles Padgett et ses collègues de l'Université de Glasgow, avec Daniele Faccio de Heriot-Watt University à Edimbourg,ont conçu une expérience qui peut déterminer si la lumière présentant une certaine "structure spatiale" se déplace sensiblement plus lentement  que la lumière normale  dans le vide . Les chercheurs ont créé une source qui a émis des paires de photons simultanément. L'un des photons est allé directement à un compteur de photons de haute précision, tandis que l'autre est allé a travers deux masques à cristaux liquides,  ce qui renseignait   leur  profil sur leur  passage .

 Sur une distance de propagation de1 m, l'équipe a constaté que le photon spatialement structuré traînait par  derrière  son partenaire par environ 10 et 20 longueurs d'onde. Ceci peut être assimilé à une baisse de la vitesse d'environ 0,001%, dit un  membre de l’équipe, Jacquiline Romero.

 Il y a plusieurs façons de définir la vitesse de la lumière:  la vitesse de phase, la  vitesse maximale, la vitesse de l'information -  les définitions abondent. Padgett et ses collègues s’en  sont tenus  à la vitesse de groupe, qui est une mesure de la vitesse à laquelle l'enveloppe de l’onde  électromagnétique se déplace. Lorsqu'un faisceau de lumière passe à travers un masque, certains de ses rayons constitutifs vont continuer à se propager avec  un léger angle par rapport à l'axe du faisceau . Ces rayons doivent voyager plus loin, donc la vitesse de groupe de l'ensemble de l'enveloppe doit  baisser  - et c' est  précisément ce que les chercheurs ont observé.

Aucune ambiguïté?

 Vitesse de phase

Le recours à la vitesse de groupe pourrait sembler un renvoi en bas de page important, mais les chercheurs croient que l'utilisation de photons uniques dans leur expérience devrait lever toute ambiguïté dans l'interprétation. "Une des belles choses sur notre travail, c'est que nous avons pris le cas simple de photons uniques, qui, lorsqu'ils sont  observés  dans un  détecteur  déclanchent  comme un " clic "," dit Padgett.

 Padgett ne sait pas , le cas échéant, quelles applications pourraient entraîner comme conclusions. L'effet est plus grand, explique-t-il , lorsque le diamètre de l'optique utilisée est grand et  que les distances sont courtes ; il est peu probable qu’ il ait  un impact en astronomie. Néanmoins, il croit que le phénomène devrait exister avec n’importe quelle onde, y compris sonore . «Nous avons fait cette expérience pour vraiment satisfaire notre curiosité," explique-t-il. "Nous avons toujours été intéressé par des  faisceaux structurés."

Goëry Genty, un physicien de  l'Université de Technologie de Tampere en Finlande dit que l'expérience est intéressante car elle mesure la vitesse de groupe des photons. "En ce sens, les résultats ne sont pas en contradiction avec tout ce que nous savons a partir  des manuels, et certainement pas avec la relativité restreinte," a t-il ajouté. "Il y a eu quelques expériences dans le passé pour montrer cet effet, mais peut-être là la nouveauté réside dans le fait que les chercheurs sont aux prises avec des photons uniques."

 La recherche est publiée dans Science.À propos de l'auteur Jon Cartwright est un journaliste indépendant basé à Bristol, Royaume-Uni

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  Si vous vous donnez la peine de traduire le forum derrière l’article original  , vous verrez  que meme des physiciens   s «  emmêlent  encore les pinceaux » avec  les diverses vitesses de la lumière , dans le vide   et dans les milieux homogènes   et entre la vitesse de phase , la vitesse de groupe et la vitesse d information  !!!! . Je vais donc me permettre  de remettre les choses au point . MON COMMENTAIRE SUIVRA DEMAIN CAR IL SERA COPIEUX


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