Stroboscope

La remise du prix Nobel de physique à trois scientifiques dont deux Français début octobre porte sur leurs travaux des phénomènes dont la durée est l’attoseconde.  

Essayons de comprendre ce que c’est ! 

Du soleil au césium… 

La seconde a d’abord été définie en fonction de la durée moyenne de la journée, donc de la course de la Terre autour du Soleil. 

Puis, cette définition n’étant pas assez précise pour des applications comme le GPS, qui s’appuie sur une mesure très précise du temps, la seconde a été définie à partir de la période de vibration de photons permettant aux électrons de l’atome de césium de changer de niveau énergétique. Cela semble complètement abstrait mais c’est une durée qu’il est possible de mesurer très précisément !

… et de la pomme à l’électron  

Alors, une seconde, c’est environ le temps qu’il faut à une pomme pour tomber d’un arbre. Ou le temps que met une voiture roulant à 130 kilomètres par heure pour parcourir environ 36m.

En divisant une seconde par 1000, on obtient une milliseconde : le temps que met un éclair à parcourir 300 kilomètres. Ou la durée d’une image prise par les caméras les plus rapides qui existent.

En divisant une milliseconde par 1000, on obtient une microseconde : le temps qu’il faut pour qu’une LED s’allume par exemple. Ou le temps de parcours d’un signal électrique le long d’un fil.

En divisant une microseconde par 1000, on obtient une nanoseconde : le temps nécessaire pour réaliser une opération basique dans un microprocesseur d’ordinateur. Ou la durée typique d’une impulsion d’un laser utilisé en médecine.

En divisant une nanoseconde par 1000, on obtient une picoseconde : la durée de vie typique d'un état excité dans une molécule. Ou la durée d’une réaction chimique photo-induite.

En divisant une picoseconde par 1000, on obtient une femtoseconde : le temps nécessaire pour que les électrons circulent à travers un réseau cristallin dans un semi-conducteur. Ou le temps nécessaire à un atome pour émettre un photon.

Et, enfin, en divisant une femtoseconde par 1000, on obtient une attoseconde ! C’est le temps nécessaire pour que la lumière parcoure la taille d’un atome. 

En faisant se succéder des flash lumineux de durées aussi courtes, les nobellisés sont parvenus à voir des réactions électroniques jamais vues… Et l’on espère que cela permettra de mieux comprendre le monde de l’infiniment petit !

Malo du Bretoux

Actuailes n°166 - 18 octobre 2023