Des physiciens israéliens font accidentellement une découverte sur la lumière

Lors d’une découverte accidentelle faite en soufflant des bulles de savon pour enfants, des scientifiques israéliens ont observé que la lumière se comportait d’une manière « magnifique » jamais vue auparavant par l’œil humain.

Ils ont filmé le processus et rédigé un article universitaire dans lequel ils se déclarent les premiers à avoir vu un phénomène physique appelé « flux ramifié » en action, qui fera la couverture de l’édition de ce jeudi de la célèbre revue Nature.

« Il n’y a rien de plus excitant que de découvrir quelque chose de nouveau, et c’est la première démonstration de ce phénomène avec des ondes lumineuses », a déclaré Uri Sivan, président du Technion – Institut de technologie d’Israël. Anatoly Patsyk, un doctorant impliqué dans cette découverte, a qualifié cette dernière de « nouvelle surprise de la nature ».

Recevez gratuitement notre édition quotidienne par mail pour ne rien manquer du meilleur de l’info Inscription gratuite !

Le professeur de physique du Technion, Moti Segev, a déclaré au Times of Israël qu’il n’avait aucune idée, au début, de ce qu’il observait.

« Nous faisions briller la lumière dans des bulles, et nous avons commencé à remarquer un processus de diffusion très joli et très particulier, dans lequel la lumière se divise en branches, comme les branches d’un arbre », dit-il.

Ils ne savaient pas pourquoi cela se produisait.

Un flux ramifié, tel qu’observé au microscope au Technion – Institut de technologie d’Israël. (Autorisation du Technion – Institut israélien de technologie)

« Je pensais que c’était peut-être accidentel, mais peu à peu, nous avons élucidé les données physiques et nous avons vu que c’était lié à un flux ramifié », a déclaré M. Segev.

Ce processus a été découvert en 2001, mais les scientifiques ont pu en être les témoins les plus proches grâce à un microscope électronique, qui ne fournit pas une vue réelle de la cible examinée, mais utilise plutôt des électrons pour sonder la cible et construire une image de ce qui se passe. Seule une exploration scientifique limitée est possible à partir de cette image.

Des bulles de savon utilisées par les scientifiques afin de voir le flux ramifié, éclairé par une lumière blanche, tel qu’il est observé au microscope. (Autorisation du Technion – Institut de technologie d’Israël)

Segev a déclaré que son équipe de laboratoire a été stupéfaite lorsqu’elle s’est rendu compte que ce qu’elle regardait – le plus souvent à travers une loupe ou un microscope, mais aussi visible à l’œil nu – était un flux ramifié.

« Le moment important a été celui où nous avons compris ce que nous avions devant nous », a-t-il commenté. « Avant cela, c’était le beau résultat d’une expérience, mais ensuite, il est devenu significatif en termes scientifiques. »

Un flux ramifié, tel qu’observé au microscope au Technion – Institut de technologie d’Israël. (Autorisation du Technion – Institut israélien de technologie)

Les chercheurs ont depuis résolu la question initiale qui les a incités à commencer à faire des bulles, qui avait trait à la façon dont la lumière se comporte dans les courbes, mais M. Segev a déclaré que leur découverte accidentelle s’est avérée « bien plus excitante ».

Le numéro du 2 juillet 2020 de « Nature ».

Il a déclaré qu’elle conduira à un nouveau domaine de la physique, et estime que la lumière des flux ramifiés sera utile dans le diagnostic médical, car il pense qu’elle pourrait permettre un examen plus précis des vaisseaux sanguins et des veines, et pourrait également être développée pour « diriger le flux de liquide » à l’intérieur du corps pour remédier à certains problèmes de santé.

Selon Segev, ce qui est surprenant dans cette trouvaille, c’est la facilité avec laquelle il a été possible d’observer le flux ramifié. Son équipe a éclairé, à travers une fibre optique, la membrane d’une bulle, c’est-à-dire directement dans la substance savonneuse qui forme la bulle et non dans l’air à l’intérieur de la bulle.

« Si quelqu’un avait inséré une lumière dans la paroi d’une bulle de savon avant maintenant, il l’aurait vue, mais personne n’avait de raison de le faire », a-t-il commenté.

Des bulles de savon utilisées par les scientifiques afin de voir le flux ramifié, éclairé par une lumière blanche, tel qu’il est observé au microscope. (Autorisation du Technion – Institut de technologie d’Israël)

Le flux ramifié est une forme inhabituelle de diffusion de la lumière. Lorsque des ondes de tous types voyagent et que des objets se mettent en travers de leur chemin, elles se dispersent. Le mode de diffusion dépend de la nature de l’obstacle. « Normalement, la diffusion est assez uniforme », explique Segev, « mais ce qui est unique ici, c’est que la longueur des ondes est plus petite que celle de l’obstacle, et que l’obstacle est lisse ».

Il affirme que les gens ne pourraient pas voir les flux ramifiés chez eux, car ils auraient besoin d’un moyen de pouvoir immobiliser une bulle sans l’éclater et d’une lumière à fibre optique, mais il ajoute que les passionnés de science, avec un peu d’équipement de laboratoire, pourraient le faire facilement.

« En principe, nous pourrions apprendre à un lycéen à le faire », a-t-il commenté.