Première fois que l'on « capture » la lumière en temps virtuel

Des physiciens de l'Université du Maryland (États-Unis) viennent de franchir une étape scientifique sans précédent : observer la lumière se déplacer dans un « temps imaginaire », un concept mathématique qui semble irréel.

L'observation du mouvement de la lumière dans l'espace réel et dans le « temps virtuel » ouvrira de nombreuses perspectives d'applications pratiques dans la vie humaine moderne - Illustration : NASA

Normalement, lorsque la lumière traverse un matériau transparent, elle ne se propage pas aussi librement que dans le vide. Le réseau complexe de champs électromagnétiques au sein du matériau ralentit chaque photon, retardant ainsi le trajet du faisceau lumineux.

Ce phénomène aide les scientifiques à comprendre comment la lumière interagit avec la microstructure des matériaux, explorant ainsi ses propriétés physiques.

Du virtuel au réel

Une partie des modèles mathématiques décrivant ce phénomène utilise souvent des nombres dits imaginaires. Ces nombres n'ont aucune valeur réelle dans la vie quotidienne et sont souvent considérés comme de simples outils mathématiques. Cette nouvelle expérience démontre que ces nombres, qui semblent seulement théoriques, peuvent en réalité se manifester sous forme de phénomènes physiques parfaitement mesurables.

Dans une étude publiée dans Physical Review Letters , l'une des revues scientifiques les plus prestigieuses du domaine de la physique, une équipe de physiciens, Isabella Giovannelli et Steven Anlage, a déclaré avoir utilisé des micro-ondes, une forme de lumière hors du visible, et les avoir transmises via une boucle fermée de câble coaxial. Ce dispositif simule un environnement contrôlé pour étudier la propagation des impulsions lumineuses à travers les matériaux.

En mesurant les minuscules fluctuations de fréquence des micro-ondes lorsqu’elles traversaient le système, ils ont découvert que les décalages de fréquence n’étaient pas aléatoires, mais étaient la manifestation physique de nombres imaginaires dans l’équation.

Cela montre que le concept de temps imaginaire n’est pas seulement une fantaisie mathématique, mais qu’il existe réellement et affecte la propagation de la lumière.

Le Dr Anlage a déclaré que son équipe avait découvert un degré de liberté jusqu'alors négligé dans les ondes lumineuses, permettant à un phénomène autrefois considéré comme « virtuel » d'être expliqué par des facteurs entièrement réels.

Il est remarquable que les impulsions lumineuses dans ce milieu puissent se déplacer temporairement plus vite que les photons qui les composent. Cela peut paraître paradoxal, mais c'est une conséquence logique de l'influence du milieu et de la structure ondulatoire.

De nombreuses perspectives d’applications pratiques

Le succès de cette expérience ne constitue pas seulement une avancée dans le domaine de la physique théorique. L'observation de la lumière dans un état appelé « temps imaginaire » ouvre également de nombreuses perspectives d'applications pratiques dans la vie moderne.

À mesure que les humains comprennent mieux comment les ondes électromagnétiques, de la lumière aux micro-ondes, se déplacent et changent lorsqu’elles traversent la matière, nous pouvons optimiser de nombreuses technologies qui en dépendent.

Par exemple, dans le domaine des communications sans fil, ces nouvelles connaissances peuvent contribuer à améliorer la vitesse et la précision de la transmission des signaux. Grâce aux radars et aux systèmes de capteurs, elles peuvent contribuer à accroître la sensibilité et à réduire les interférences, améliorant ainsi l'efficacité dans des domaines tels que l'aviation, l'armée et l'automatisation.

En particulier dans le monde émergent de l’informatique quantique, où chaque interaction dépend du comportement de particules microscopiques comme les photons, une compréhension plus approfondie du comportement de la lumière pourrait être essentielle pour concevoir des dispositifs informatiques plus puissants et plus stables à l’avenir.

En d’autres termes, d’un phénomène autrefois considéré comme complètement abstrait, le temps virtuel devient désormais progressivement une partie utile du monde technologique réel.

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MINH HAI

Source : https://tuoitre.vn/lan-dau-bat-duoc-anh-sang-trong-thoi-gian-ao-20250630214758668.htm