L'aluminium peut devenir transparent

La réalité vient de rattraper la science-fiction. Un groupe de physiciens de l’université d’Oxford utilisant le laser à éléctron libre du laboratoire de physique des particules allemand Desy vient de rendre l'aluminium... transparent. Le phénomène est limité aux ultraviolets mais, plus qu'une curiosité de laboratoire, il devrait nous en apprendre plus sur le cœur des planètes et même sur la fusion contrôlée.électrons libres

Il y a quelques mois, les physiciens étaient parvenus à rendre de l’or momentanément plus dur en le chauffant à de très hautes températures. Aujourd’hui, un groupe de physiciens mené par Justin Wark, professeur à l’université d’Oxford, vient de rendre transparente une plaque d’aluminium dans le domaine des ultraviolets extrêmes.

Le phénomène est bien sûr surprenant mais il l’est encore plus lorsque l’on se souvient de la scène de Star Trek 4 dans laquelle l’ingénieur Scott, remonté dans le passé de la Terre pour sauver celle du futur, explique à un homme du vingtième siècle comment créer de l’aluminium transparent !

Pour obtenir ce résultat spectaculaire annoncé dans un article récent de Nature Physics, les chercheurs ont employé le laser à électrons libres Flash situé à Hambourg.

Le fonctionnement d’un laser à électrons libres est différent de celui d’un laser classique car il ne repose pas sur le principe du pompage optique à l'aide de miroirs. Il permet d’obtenir une très grande gamme de longueurs d’onde et de très fortes puissances. En particulier, on peut réaliser ainsi des lasers émettant dans le domaine des rayons X mous, ce qui est impossible avec les lasers habituels à cause des grandes difficultés pour obtenir des miroirs réfléchissant les rayons X.

Quand l'aluminium mime le silicium

Pour contourner cet obstacle, on utilise un accélérateur de particules pour produire des paquets d’électrons se déplaçant presque à la vitesse de la lumière. Ils passent ensuite au milieu d'une série d’aimants aux pôles inversés qui leur imposent des mouvements en zigzag, ce qui provoque l’émission d’un rayonnement synchrotron. A la différence des machines classiques servant à produire des rayons X durs par rayonnement synchrotron, on obtient des impulsions laser particulièrement intenses et brillantes et surtout avec un haut degré de cohérence.

En concentrant des impulsions de Flash sur une petite portion d’une plaque d’aluminium, on modifie la structure de la surface. Les atomes de métal forment toujours un réseau cristallin mais les couches électroniques sont modifiées de sorte que l’aluminium se met à ressembler à du silicium. C’est pour cela que la cible devient presque transparente dans le domaine des UV extrêmes.

Plus généralement, ce phénomène présenté par Justin Wark comme un état nouveau de la matière, jamais observé auparavant, détient des indications sur la façon de réaliser la fusion contrôlée inertielle et sur l’état de la matière au cœur des planètes géantes ou dans des situations astrophysique extrêmes.

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