Lorsque des photons de lumière interagissent avec des particules de matière, une grande variété de processus physiques peuvent se dérouler dans des délais ultrarapides. Pour les découvrir, les physiciens utilisent actuellement des expériences « pompe-sonde bicolore », dans lequel un ultracourt, une impulsion laser infrarouge est d'abord tirée sur un matériau, provoquant le déplacement de ses électrons constitutifs. Après un délai contrôlable, cette impulsion est suivie d'un train de durée similaire, impulsions ultraviolettes extrêmes, ioniser le matériau.

En mesurant l'ionisation totale suivant les impulsions ainsi que les spectres d'énergie électronique résultants, les physiciens peuvent théoriquement en apprendre davantage sur l'ultrarapide, interactions lumière-matière. Dans une nouvelle recherche publiée dans EPJ D , une équipe internationale de physiciens, dirigé par Eric Suraud à l'Université de Toulouse, découvert que ces signaux sont en fait dominés par l'interaction moins intéressante entre les électrons et le laser infrarouge initial. Ils montrent que des informations plus utiles sont enfouies plus profondément dans ces signaux, et nécessite des techniques sophistiquées pour le démêler.

Les découvertes de l'équipe pourraient permettre aux physiciens d'en savoir plus sur des processus tels que la vision et la photosynthèse, ainsi que des technologies comme les panneaux solaires; qui sont tous entraînés par des interactions ultrarapides entre la lumière et la matière. Leurs analyses analytiques et numériques offrent les premières indications des techniques mathématiques qui peuvent être utilisées pour extraire des informations physiquement utiles à partir de données brutes, données pompe-sonde. Ils donnent également une première idée de la manière dont ces informations peuvent être distinguées des signatures issues du laser infrarouge initial.

Suraud et ses collègues ont obtenu ces résultats en considérant les réponses de systèmes comprenant des atomes d'hélium, molécules d'azote diatomiques, et des amas ionisés de sodium, aux expériences pompe-sonde bicolores. L'équipe affirme que leurs résultats appellent à des améliorations des approches expérimentales et théoriques de la technique. À l'avenir, cela pourrait potentiellement permettre aux physiciens de développer des ensembles d'outils analytiques et numériques robustes pour étudier les interactions ultrarapides entre la lumière et la matière.