Importance de la recherche dans le domaine de l’attoseconde

Une attoseconde équivaut à un trillionième d’une seconde (1x10^-18 d’une seconde). Le rapport entre une attoseconde et une seconde est en gros équivalent au rapport entre une seconde et l’âge de l’univers. Comme les impulsions lumineuses de l’ordre de l’attoseconde sont plus rapides que le mouvement des électrons à l’intérieur des atomes et des molécules, elles procurent aux scientifiques un nouvel outil pour contrôler et mesurer les états quantiques de la matière.

Les électrons sont des particules élémentaires à charge négative à la source de plusieurs technologies courantes, comme l’électricité. L’interaction entre la lumière et les électrons est par ailleurs à la base de la photosynthèse et du fonctionnement des piles photovoltaïques. Dans cette expérience, les scientifiques ont irradié des atomes de néon d’impulsions de l’ordre de l’attoseconde afin de créer un état excité du néon. Simultanément, une impulsion laser infrarouge synchronisée avec précision fournissait l’énergie additionnelle nécessaire pour ioniser l’atome de néon, provoquant ainsi l’éjection d’un électron. Grâce à la combinaison précise d’impulsions laser utilisée, l’état quantique de l’électron éjecté a pu être contrôlé. Chaque électron a été simultanément éjecté dans six directions différentes grâce à la magie de la mécanique quantique.

Comme la fonction d’onde de l’électron comporte une partie imaginaire, il est impossible d’en enregistrer une image. La fonction d’onde quantique « s’évanouit » dès qu’elle est mesurée et par conséquent, seule la valeur absolue de la fonction d’onde peut être observée. Afin d’accéder à la partie imaginaire de la fonction d’onde, il faut ajouter un autre cheminement cohérent pour libérer l’électron, ce qui crée une référence holographique. On arrive ainsi à produire une image de l’amplitude et du signal de la fonction d’onde.