La figure montre la propagation de la lumière mesurée expérimentalement :la lumière initialement divergente est focalisée par intermittence dans une minuscule région spatiale par désordre. Après quelque temps, le signal apparaît soudainement à une position entièrement différente, apparemment sans avoir à traverser le milieu intermédiaire. Crédit S. Weidemann, M. Kremer et al.
Le professeur Alexander Szameit et son groupe de physiciens de l'Université de Rostock, en collaboration avec le professeur Stefano Longhi de l'Université polytechnique de Milan, ont découvert un comportement nouveau et paradoxal des ondes lumineuses :bien qu'elles soient étroitement confinées dans un volume microscopique, un nouveau type de désordre permet aux signaux optiques d'apparaître soudainement dans des régions éloignées. Un tel transport brutal avait été précédemment considéré comme impossible, et remet en question la compréhension actuelle des ondes lumineuses. Leur découverte a récemment été publiée dans la prestigieuse revue Photonique de la nature .
En 1958, Phil Anderson a étonné la communauté scientifique en prédisant qu'un conducteur électrique, comme le cuivre, perdrait soudainement sa conductivité et se transformerait en isolant, dès que son réseau atomique est perturbé au-delà d'un niveau critique :Dans le jargon des physiciens, Le « désordre » peut arrêter le libre mouvement des électrons et empêcher tout courant électrique de traverser un matériau auparavant conducteur.
Cette soi-disant « localisation d'Anderson » sort du cadre de la physique classique, et seul un traitement quantique des électrons en tant que particules et ondes peut expliquer la transition métal-isolant qui en résulte. Aujourd'hui, nous savons que cet effet, pour lequel Phil Anderson a remporté une part du prix Nobel de physique 1977, s'applique en général :Le désordre peut également supprimer la propagation des ondes sonores ou même des faisceaux lumineux.
Depuis le collège, les propriétés fascinantes de la lumière et son interaction avec la matière ont fasciné Alexander Szameit. Tout recemment, le professeur de Rostock et ses étudiants diplômés Sebastian Weidemann et Mark Kremer ont fait une découverte surprenante :tout système physique réaliste échange inévitablement de l'énergie avec son environnement, et, dès que cet échange d'énergie devient désordonné, les ondes (légères) peuvent également devenir localisées. Cette nouvelle classe de troubles transcende le mécanisme que Phil Anderson envisageait en 1958, puisque ses calculs étaient basés sur l'hypothèse qu'aucune interaction n'a lieu avec l'environnement. Szameit explique :« Dans nos expériences, nous avons pu clairement observer comment la lumière se concentre dans de minuscules régions de l'espace, dès que l'échange d'énergie dans l'environnement devient aléatoire".
A première vue, ces résultats semblaient n'être qu'une généralisation de la suppression bien connue du transport. Cependant, à leur grande surprise, les chercheurs découvrirent bientôt tout le contraire :« Au début, nous n'en avons pas cru nos yeux lorsque nous avons vu comment le point lumineux le plus brillant semblait soudainement sauter dans des régions entièrement différentes de l'espace, encore et encore, même si la propagation de la lumière conventionnelle aurait dû être supprimée entièrement arrêtée par le désordre."
L'échange d'énergie complexe avec l'environnement est responsable de ce comportement jusqu'ici inconnu des ondes lumineuses. Le professeur Szameit dit, "Tous les doutes restants se sont évanouis lorsqu'on a pu prouver que cet effet peut brouiller les signaux lumineux entre des points spécifiques dans une fibre optique de 5 kilomètres de long." Ces résultats pionniers sont une percée conceptuelle pour la science fondamentale, et la nature universelle du mécanisme sous-jacent peut informer de nouvelles techniques pour façonner non seulement le flux de lumière, mais aussi des ondes acoustiques ou particulaires.
