Un faisceau laser peut-il interagir avec le vide ? La lumière peut-elle se dévier elle-même ? Il ne s'agit pas de concepts de science-fiction, mais d'effets quantiques réels que les scientifiques modélisent désormais avec une précision incroyable.
Des physiciens britanniques ont développé un algorithme capable de calculer comment les photons de haute énergie interagissent avec les particules virtuelles dans le vide. Ces particules, régies par les lois de la mécanique quantique, apparaissent et disparaissent constamment, créant effectivement une mer d'activité.
Le simulateur créé peut prédire des effets complexes qui apparaissent lorsque la lumière traverse des cristaux et des zones avec de forts champs magnétiques. L'algorithme est intégré au progiciel OSIRIS, largement utilisé pour la modélisation des lasers de haute puissance.
Cette recherche n'est pas seulement théorique. Ces calculs deviennent la base du développement de lasers de haute puissance dans la prochaine décennie et aideront à étudier les effets quantiques qui n'étaient auparavant que supposés.
« Ces calculs sont importants non seulement d'un point de vue académique, mais aussi parce qu'ils peuvent aider à confirmer expérimentalement les effets quantiques que nous n'avons pu que supposer jusqu'à présent », déclare le professeur Peter Norreys de l'Université d'Oxford.
Il s'avère que le comportement de la lumière dans le vide est loin d'être simple. À haute énergie, des effets exotiques commencent à apparaître : les photons peuvent se disperser sur des objets « invisibles », dévier de leur trajectoire et même interagir les uns avec les autres. Cela crée des problèmes, mais donne également aux scientifiques la possibilité de faire de nouvelles découvertes, telles que la création de positrons et d'autres particules d'antimatière.
« Notre algorithme a ouvert une fenêtre sur le monde quantique du vide. Nous avons pu modéliser tous les phénomènes clés qui se produisent lorsque des faisceaux laser entrent en collision dans un cristal. C'est le début du chemin vers la compréhension de structures encore plus complexes à l'intérieur de la lumière elle-même », note le scientifique John Zyskin d'Oxford.
Le vide (du latin vacuum - vide) est un espace dépourvu de matière. En technologie et en physique appliquée, un milieu est censé être à une pression significativement inférieure à la pression atmosphérique.