Nobel de physique : qu’est-ce qu’une attoseconde ?

Trois chercheurs ont reçu le prix Nobel de physique 2023 pour des travaux qui ont révolutionné la façon dont les scientifiques étudient l’électron, en illuminant des molécules avec des éclairs de lumière d’une durée d’une attoseconde. Mais combien de temps au juste dure une attoseconde ? En quoi ces impulsions infiniment courtes aident-elles les chercheurs à explorer la nature de la matière ?

J’ai découvert ce domaine de recherche lorsque j’étais étudiant en chimie physique. Le groupe de mon directeur de thèse avait un projet consacré à l’étude des réactions chimiques avec des impulsions attosecondes.

Pour comprendre pourquoi ces recherches autour de l’attoseconde méritent cette prestigieuse récompense scientifique, il faut comprendre ce qu’est une impulsion lumineuse attoseconde.

Combien de temps dure une attoseconde ?

« Atto » est le préfixe de notation scientifique qui représente 10-18, c’est-à-dire un point décimal suivi de 17 zéros et d’un 1. Un éclair de lumière d’une durée d’une attoseconde, soit 0,000000000000000001 d’une seconde, est donc une impulsion lumineuse extrêmement brève.

En fait, il y a approximativement autant d’attosecondes dans une seconde qu’il y a de secondes dans l’âge de l’univers.

Auparavant, les scientifiques pouvaient étudier le mouvement de noyaux atomiques plus lourds et plus lents à l’aide d’impulsions lumineuses d’une femtoseconde, soit 10-15 secondes : mille attosecondes sont comprises dans une femtoseconde. Mais les chercheurs ne pouvaient pas voir les mouvements à l’échelle de l’électron avant de réussir à générer des impulsions lumineuses de l’ordre de l’attoseconde, car les électrons se déplacent trop…