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.
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.
Citations de NewScientist