Expérience laser montre la lumière projetant sa propre ombre

Une nouvelle expérience a démontré quelque chose qui semblait impossible : la lumière projetant sa propre ombre. Lorsqu’un laser est manipulé d’une manière spécifique et éclairé latéralement par une autre source de lumière, il est possible de créer cet effet optique inhabituel.

Bien que nous soyons habitués à voir des ombres dans la vie quotidienne, elles apparaissent comme des zones sombres sur une surface où un objet bloque la lumière incidente. Le mot clé ici est « objet » – qu’il soit solide, liquide ou gazeux, les ombres sont généralement créées par des objets ayant une masse.

Surmonter la condition de masse des ombres

Cela devrait exclure la lumière, car les photons n’ont pas de masse. Cependant, des chercheurs du Brookhaven National Laboratory ont trouvé un moyen de faire projeter sa propre ombre à la lumière de manière paradoxale.

“L’idée que la lumière laser puisse projeter une ombre était auparavant considérée comme impossible, car la lumière passe généralement à travers une autre lumière sans interaction”, a expliqué Raphael Abrahao, auteur principal de l’étude. “Notre démonstration de cet effet optique contre-intuitif nous invite à reconsidérer notre compréhension des ombres.”

Pour créer cette ombre laser, l’équipe a projeté un laser vert puissant à travers un cube de rubis, l’illuminant latéralement avec un laser bleu. Dans cette configuration, la lumière verte bloque une partie de la lumière bleue, projetant son contour sur un écran.

Critères pour une véritable ombre

L’équipe explique que cette projection répond à certains critères pour une ombre : elle est visible à l’œil nu, suit les contours de la surface sur laquelle elle tombe et reflète la position et la forme du faisceau laser vert. Elle atteint même un contraste maximal d’environ 22%, comparable à l’ombre d’un arbre par une journée ensoleillée.

L’effet est dû à une physique optique intrigante. Là où le laser vert frappe le rubis, il augmente la quantité de lumière bleue absorbée par le cristal. Lorsque cette lumière bleue frappe l’écran, elle laisse un contour légèrement plus sombre dans la forme et la position du laser vert. Cela soulève une question intéressante sur la nature du blocage.

Est-ce vraiment la lumière qui projette l’ombre ?

“L’effet d’ombre laser nécessite que le rubis médiatise le blocage, ce qui soulève la question de savoir si ce sont les photons du laser lui-même ou les atomes du rubis qui bloquent la lumière d’illumination”, écrit l’équipe.

Les ondes lumineuses traversant un matériau interagissent avec ses atomes, créant des quasi-particules appelées polaritons. Techniquement, ce sont ces polaritons – qui ont une masse – qui projettent l’ombre. Cependant, les polaritons sont toujours en partie constitués de photons, et l’ombre ne serait pas possible sans ces photons. L’ombre conserve également l’apparence du faisceau laser initial, répondant ainsi aux conditions définies par les chercheurs.

Bien que les applications pratiques immédiates ne soient pas claires, l’équipe suggère que cette recherche pourrait ouvrir de nouvelles possibilités dans des domaines tels que la fabrication, l’imagerie et l’éclairage.

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Lire l’article original : New Atlas

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