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Plus rapide que l'éclair

Expérience de mesure de dynamique moléculaire au CELIA. Les impulsions laser (reflets roses) sont ajustées par un montage optique avant de pénetrer dans l'enceinte expérimentale sous vide au premier plan.

Yann Mairesse reçoit ce jeudi 27 octobre 2011 la médaille de bronze du CNRS pour ses travaux en physique attoseconde. Ou comment comprendre la course des électrons en brisant des atomes

CoverSmirnova30 : Représentation schématique de l'effet tunnel lors de l'ionisation d'une molécule de CO2 par un laser intense. C'est cet effet tunnel, suivi d'une évolution du nuage électronique à l'échelle attoseconde, qui a été mesuré par Y. Mairesse et ses collaborateurs.Plus un objet est petit, plus sa vitesse est rapide. Et donc plus il est difficile à observer. « C'est un vieux problème. Dès la fin du 19ème siècle, quand on a pu décomposer le galop du cheval avec la chronophotographie, cela en a modifié notre perception. »

Yann Mairesse s'intéresse à beaucoup plus petit et beaucoup plus rapide que les quadrupèdes : les électrons pour lesquels la durée d'observation doit être de l'ordre de l'attoseconde, le milliardième de milliardième de seconde. C'est pour cela que ce jeune chercheur du CELIA* a reçu sa médaille qui récompense le premier travail d'un scientifique. « Ça ne change rien pour moi. C'est une personnification pour un travail totalement collectif. Mais c'est un message pour dire que l'université est là aussi pour participer à la construction du savoir et pas uniquement pour former à un métier. »

« Filmer » les collisions

Pour « photographier » les électrons, l'équipe du CELIA* utilise une technique qui n'existe que depuis 2004 et qui consiste à arracher un électron d'une molécule et à le projeter sur cette molécule. Pour ce faire, deux rayons lasers sont émis à un très faible écart de temps : le premier excite la molécule, le second la « photographie » en y projetant un électron.

En variant cet écart, on obtient un « film » découpé qui décrit les variations de l'état de l'atome ou de la molécule au cours du processus. Ces captations de la collision permettent de comprendre comment les molécules se cassent, si l'électron est arraché instantanément, et même à mesurer « l'effet tunnel », part essentielle de la théorie quantique. Rendue possible dès 2001, la physique attoseconde a cette particularité d'avoir vu le jour avant qu'un modèle théorique ne soit créé pour en expliquer les effets. Comme si on connaissait le galop avant d'avoir su monter un cheval.

* Centre des lasers intenses et applications; laboratoire CNRS, Bordeaux 1, CEA

Légende photo : Expérience de mesure de dynamique moléculaire au CELIA. Les impulsions laser (reflets roses) sont ajustées par un montage optique avant de pénetrer dans l'enceinte expérimentale sous vide au premier plan.