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La lumière a dépassé les bornes

Grâce à une méthode d'amplification, des scientifiques  américains sont parvenus à déplacer une onde lumineuse à plus de 300 000 km/s. a vitesse de la lumière a été dépassée ! Trois chercheurs de l'Institut de recherches NEC, à Princeton, ont en effet  réussi à propulser une onde lumineuse à plus de 300 000 km/s.  Conséquence : l'onde est sortie de l'appareillage avant qu'elle n'y entre. Rassurons-nous, toutes les règles élémentaires de la  physique ne sont pourtant pas à jeter au panier. Pour la matière ou l'information, la vitesse de la lumière reste une limite  infranchissable.

Pour parvenir à ce résultat étonnant, Wang, Kuzmich et Dogariu  ont utilisé un phénomène physique bien connu. Un  rayonnement lumineux de longueur finie est nécessairement la somme d'ondes possédant des fréquences différentes. Or,  lorsqu'un tel ensemble, appelé paquet, traverse un milieu dont  l'indice de réfraction (qui caractérise la propagation du  rayonnement) varie selon la fréquence, il est possible de déplacer les phases de toutes ces composantes. Ainsi, le paquet d'onde peut être, en quelque sorte, propulsé dans le temps et donc accéléré par rapport à une même vibration traversant le vide. Il semble alors doté d'une vitesse supérieure à celle de la lumière. Si cela paraît simple sur le papier, il en va tout autrement dans la réalité du laboratoire. En effet, la zone de fréquences correspondant à la chute de l'indice de réfraction est aussi celle où la lumière est très absorbée. De ce fait, l'onde est souvent distordue et la preuve de sa vitesse supraluminique difficile à établir.

Amplifier les vibrations est la solution qu'ont trouvée les trois scientifiques américains. En excitant un gaz d'atomes de césium contenu dans une cellule de six centimètres de long, ils ont pu non seulement empêcher l'absorption de la lumière, mais aussi l'aider à traverser le milieu. En fait, les atomes excités ont contribué au rayonnement. Ainsi, la structure de l'onde a été conservée (même si ses composantes ont interféré) et a été "envoyée dans le futur" d'une fraction de 1,7 %. Elle a tout  bonnement quitté la cellule 62 nanosecondes (62 milliardièmes de seconde) avant qu'elle n'y entre.

Faut-il désormais revoir tous les livres de physique et y effacer les phrases du genre rien ne va plus vite que la lumière dans le vide ? Non, répondent les auteurs des travaux publiés dans Nature. "Le rayonnement supraluminique ne contredit pas le principe de causalité [à savoir, l'effet ne peut précéder la cause, ndlr]. Il est une conséquence directe d'une interférence classique entre ses différentes composantes fréquentielles." En effet, l'onde entrante, dotée d'une structure précise, a bel et bien existé avant l'onde sortante. Et ni une masse ni un signal portant une information ne pourra jamais voyager plus vite que la lumière.

Fabrice Demarthon