Tout le monde sait que Star Wars est truffé de scènes qui défient les lois de la physique. On peut trouver parmi ces bijoux les rayons laser tirés notamment par le fidèle "blaster" de Han Solo ou le X-wing de Luke. Mais, contrairement à ce qui est décrit dans la science-fiction, les courtes rafales d’impulsions laser se déplacent à des vitesses bien trop rapides pour être perceptibles par l’œil humain. Apparemment, il y a un moyen de les filmer au ralenti et ceci grâce à une équipe de physiciens polonais.
L’équipe de l’université de Varsovie, Institut de physique chimie de l’Académie polonaise des sciences (IPC PAS) et de la Faculté de Physique (FUW) ont construit un puissance laser compact qui génère des impulsions laser ultracourtes avec une puissance de plus de 10 térawatts. Les impulsions, qui durent une dizaine de femtosecondes, sont si puissantes qu’elles ionisent presque immédiatement les atomes qu’elles rencontrent lors de leur passage à travers l’air, formant un filament de plasma aux côtés de l’impulsion.
L’équipe polonaise de gauche à droite T. Fok, Y. Stepanenko et L. Wegrzynski
En équilibrant les interactions complexes entre le champ électromagnétique de l’impulsion et le filament de plasma, l’équipe a été en mesure de faire s’autofocaliser le faisceau de lumière laser de sorte qu’il ne se disperse pas dans l’air. Cela a permis à l’impulsion de maintenir ses caractéristiques d’origine sur de plus grandes distances.
Selon le Dr Yuriy Stepanenko, qui a dirigé l’équipe chargée de la construction du laser :
Il est intéressant de noter que, bien que la lumière que nous tirons du laser est dans le proche infrarouge, un faisceau laser comme celui-ci change de couleur au blanc lorsqu’il se déplace à travers l’air. L’interaction de l’impulsion avec le plasma génère de la lumière de différentes longueurs d’onde. Reçues simultanément, ces ondes donnent l’impression de blanc.
Comme il faudrait une caméra qui puisse capturer des milliards d’images par seconde dans une séquence, pour capturer l’impulsion se déplaçant à la vitesse de la lumière, l’équipe a eu recours à une astuce cinématographique. Au lieu de capturer une impulsion, l’équipe a synchronisé une caméra spécialement adaptée aux lasers générant les impulsions à un taux d’environ 10 images par seconde. Avec chaque image, la caméra a enregistré les impulsions suivantes lorsqu’elles étaient un peu plus loin le long de leur trajet par rapport à celle qui la précédait, cela donne une séquence qui semble montrer une seule impulsion voyageant au ralenti :
Selon le Dr Paweł Wnuk :
En fait, une impulsion laser différente peut être vue dans chaque cadre de notre film. Heureusement, la physique reste toujours la même. Donc, sur le film, on peut observer tous les effets associés au mouvement de l’impulsion laser dans l’espace, en particulier, les variations de la lumière ambiante en fonction de la position de l’impulsion et de la formation de flambées sur les murs lorsque la lumière passe à travers le nuage de dispersion de vapeur d’eau condensée.
Une impulsion de lumière tirée d’un laser 10 térawatts, se dispersant dans de la vapeur d’eau : la lueur bleue est la lumière laser et la source des autres couleurs provient principalement du filament de plasma découlant de la matière ionisée. (IPC PAS)
Comme le nouveau laser peut pénétrer l’atmosphère sur de longues distances, la technologie pourrait servir pour des tests, à distance, de la pollution atmosphérique, par exemple.
L’annonce (PDF- polonais) : Laserowy strzał rodem z „Gwiezdnych Wojen” – tak wygląda naprawdę et sur le site de l’Institut des sciences physiques et chimiques de l’Académie polonaise des sciences.
