Le microscope le plus rapide du monde fige le temps en une quintillionième de seconde

Le monde subatomique est difficile à saisir, non seulement parce qu’il est incroyablement petit, mais aussi parce qu’il est extrêmement rapide. Maintenant, des physiciens de l’Université de l’Arizona ont développé le microscope électronique le plus rapide du monde, capable de capturer des phénomènes qui ne durent qu’une quintillionième de seconde.

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Un bon appareil photo, avec une vitesse d’obturation mesurée en millisecondes, pourrait prendre une photo nette d’une personne en train de courir. Mais les caméras les plus rapides du monde, les microscopes électroniques à transmission, peuvent capturer des événements à l’échelle des attosecondes, comme des photos d’électrons en train de courir.

Par ailleurs, une attoseconde est la quintillionième partie d’une seconde, ce qui fait qu’une milliseconde (la millième partie d’une seconde) semble une éternité.

Une avancée en physique qui pourrait contribuer à la physique quantique, à la chimie et à la biologie

Si nous agrandissons l’échelle, il y a autant d’attosecondes dans une seconde que de secondes dans 31,7 milliards d’années, soit plus du double du temps écoulé depuis l’existence de l’univers. Ce sont des chiffres vraiment insondables.

En tout cas, comme nous le lisons dans New Atlas, les efforts précédents pour capturer des événements à cette échelle de temps ont atteint 43 attosecondes, que les chercheurs ont qualifié à l’époque de « l’événement contrôlé le plus court jamais créé par l’humanité ». Maintenant, l’équipe de l’Université de l’Arizona a réduit encore plus le temps, le figeant en une seule attoseconde.

Le nouveau travail est basé sur les recherches de Pierre Agostini, Ferenc Krausz et Anne L’Huilliere, qui ont généré les premières impulsions lumineuses suffisamment courtes pour être mesurées en attosecondes. Cela leur a valu le Prix Nobel de Physique en 2023.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont développé ce qu’ils appellent un « attomicroscope ». Tout d’abord, une impulsion de lumière ultraviolette est émise sur un photocathode, qui libère des électrons ultrarapides à l’intérieur de l’attomicroscope.

Ensuite, un faisceau laser est divisé en deux faisceaux, qui sont envoyés aux électrons se déplaçant dans le microscope. L’un de ces faisceaux est polarisé et arrive à des moments légèrement différents, ce qui génère un « train » d’impulsion d’électrons qui permet d’obtenir des images d’un échantillon, dans ce cas, du graphène.

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Grâce à cette technique, l’équipe a pu générer des impulsions d’électrons d’une durée d’une attoseconde, ce qui leur a permis d’observer des mouvements ultrarapides d’électrons qui ne peuvent normalement pas être vus. Les chercheurs affirment que cette avancée pourrait avoir des applications en physique quantique, chimie et biologie.