Des chercheurs de l'Université de Tel Aviv ont pour la première fois démontré le reflux de la lumière optique se propageant vers l'avant. Le phénomène, théorisé il y a plus de 50 ans par les physiciens quantiques, n'a jamais été démontré avec succès dans aucune expérience - jusqu'à maintenant.

"Ce phénomène de 'refoulement' est assez délicat et nécessite un contrôle exquis sur l'état d'une particule, sa démonstration fut donc entravée pendant un demi-siècle, " explique le Dr Alon Bahabad du département d'électronique physique de l'école de génie électrique de la TAU, qui a dirigé la recherche pour l'étude.

"Ce phénomène révèle un comportement peu intuitif d'un système composé d'ondes, que ce soit une particule en mécanique quantique ou un faisceau de lumière. Notre démonstration pourrait aider les scientifiques à sonder l'atmosphère en émettant un faisceau laser et en induisant un signal se propageant en arrière vers la source laser à partir d'un point donné devant la source laser. Il est également pertinent pour les cas où un contrôle fin des champs lumineux est requis dans de petits volumes, comme la microscopie optique, pinces de détection et optiques pour déplacer de petites particules, " dit le Dr Bahabad.

L'étude, publié le 16 janvier dans Optique , a été menée par les étudiants diplômés du Dr Bahabad, le Dr Yaniv Eliezer, maintenant à l'Université de Yale, et Thomas Zacharie.

La lumière est similaire aux particules quantiques en ce sens que les deux peuvent être construites à partir d'ondes interférentes. Une telle construction, dans lequel plusieurs vagues sont additionnées pour produire une nouvelle vague, est connu comme une superposition. Si une superposition spéciale d'ondes, tout se propageant vers l'avant, est construit, l'onde globale peut réaliser ce qu'on appelle le « reflux optique ».

Dans leur expérience d'holographie, les scientifiques ont divisé et réassemblé un faisceau laser sous forme d'ondes lumineuses qui se sont propagées à des angles positifs par rapport à un axe. Les différents faisceaux lumineux ont dû être construits très soigneusement, avec des valeurs précises pour leur force et leur retard. Une fois la superposition créée, une petite fente a été fixée et déplacée perpendiculairement à la poutre pour, en effet, mesurer la direction du faisceau à différents endroits.

La lumière s'échappant de la fente s'est révélée dans la plupart des endroits comme se déplaçant à un angle positif. Mais à certains endroits, la lumière s'échappant de la fente se propage selon un angle négatif, même si la lumière frappant l'autre côté de la fente était constituée d'une superposition de faisceaux se propageant tous à un angle positif.

"Nous avons utilisé l'holographie pour créer une manifestation claire de l'effet de reflux, " ajoute le Dr Bahabad. " Nous avons réalisé à un moment donné que nous pouvons utiliser une étude précédente de la nôtre, où nous avons découvert le phénomène mathématique connu sous le nom de sous-oscillation, pour nous aider à concevoir un faisceau lumineux avec reflux."

"De conclure, si ondes interférentes, tout va dans le même sens, sont construits d'une manière spéciale, et vous deviez mesurer la direction de propagation de l'onde globale à des endroits et à des moments spécifiques, vous pourriez juste trouver la vague en train de reculer. Cette onde peut décrire une particule en utilisant la mécanique quantique. Ce comportement surprenant viole toute intuition que nous avons acquise de notre expérience quotidienne avec le mouvement d'objets macroscopiques. Néanmoins, il obéit toujours aux lois de la nature."