Rayon tracteur : la réalité rejoint la Science-Fiction
Un rayon tracteur développé à partir d’anneaux de la lumière LASER
Écartez-vous, Wesley Crusher : il y a un nouveau rayon tracteur
sur le pont qui capture des objets en utilisant rien de plus que la
lumière laser. Le dispositif a déjà attiré l’attention de la NASA car il
pourrait un jour se révéler utile lors des missions spatiales.
Il est bien connu que la lumière peut pousser sur des objets – c’est la
base de réflexion pour l’utilisation de voiles solaires dans l’objectif
de propulser un vaisseau spatial. Mais faire en sorte que la lumière
amène à elle quelque chose est un peu plus compliqué.
Des précédents rayons tracteurs faits de laser pouvaient agir comme des
pincettes pour déplacer les particules, ramasser l’échantillon et le
poser un peu plus loin. Une version plus récente attrape réellement
les particules, mais s’appuie sur lesvariations de température dans le
faisceau, ce qui signifie qu’il ne peut pas fonctionner dans l’espace.
En 2011, des chercheurs en Chine ont calculé qu’un type de laser, appelé
faisceau de Bessel – qui dégage de la lumière en anneaux concentriques –
pourrait être conçu dans le but de prendre une particule se situant à
l’intérieur du faisceau, et émettre des photons sur le côté opposé à la
source [du faisceau]. Ces photons doivent permettre à la particule de
reculer vers la source. Mais personne n’avait réussi jusqu’à présent à
mettre l’idée en pratique.
David Ruffner et David Grier, de l’Université de New York, se sont
plutôt focalisé sur la mise en place de deux faisceaux de Bessel côte à
côte et ont utilisé une lentille pour les incliner, de sorte qu’ils se
chevauchent, créant ainsi une alternance de zones claires et sombres. Le
réglage fin du faisceau a permis d’émettre des photons dans les régions
claires de dispersion vers la source de faisceau, poussant une
particule dans le faisceau de l’autre zone brillante.
Le faisceau agit donc comme une bande transporteuse, attirant constamment la particule vers la source.
Mouvements micrométriques
Ruffner et Grier ont utilisé ce réglage pour déplacer des sphères de
silice microscopiques en suspension dans l’eau, sur des distances de
l’ordre de 30 micromètres. Ceci suggère que de tels faisceaux peuvent
être utilisés pour déplacer des cellules dans des appareils de
laboratoires qui effectuent des tests médicaux. Ce paramétrage peut
fonctionner dans l’air ou dans le vide de l’espace.
« Cette configuration du rayon tracteur peut avoir de fortes
interactions avec un large éventail d’objets microscopiques, plus que
les autres versions », a ajouté David McGloin, de l’Université de
Dundee, au Royaume-Uni, qui ne faisait pas partie de l’équipe. « Un
grand nombre d’autres technologies de faisceaux de particules sont
souvent assez spécifiques », a-t-il dit.
Le nouveau rayon tracteur pourrait être utile pour collecter la
poussière ou des petits échantillons d’atmosphère (vidéo) sur d’autres
planètes ou transférer des particules à un robot pour analyse.
« La NASA nous a contactés », a expliqué Ruffner. « Ils se demandaient,
peut-on mettre cela sur une sonde spatiale et avoir de la poussière
d’une comète ? ». Il leur a signalé que c’était possible, mais pas
n’importe quand, bientôt. « C’est encore très embryonnaire ».
Cette découverte a été publiée dans la revue Physical Review Letters, sous la référence DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.1.
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