« Sous certains aspects, la lumière paraît insaisissable, mais j’essaye quand même de l’attraper ! »

Les chercheurs

Benjamin Rousseaux

Université de Bourgogne
Physique

La lumière à l’échelle du photon

Benjamin ROUSSEAUX est jeune chercheur en physique au laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne.

On sait aujourd’hui que la lumière est constituée de « petits paquets d’énergie » qu’on appelle photons. Des physiciens font des expériences pour essayer d’isoler ces photons afin de mieux les étudier. Le travail de Benjamin est de simuler ces expériences sur son ordinateur pour comprendre dans quelles conditions les photons sont produits et comment on pourrait les « attraper ».

Il y a longtemps, Newton pensait que la lumière était constituée de tout petits grains qui se déplaçaient en ligne droite.

Plus tard, on découvre que la lumière est en fait une onde qui se propage comme une vague dans l’océan. Avec de nouvelles expériences, toujours plus précises, plus complexes, on découvre alors que la lumière est bien constituée de petits paquets d’énergie qu’on appelle « photons », même s’il ne s’agit pas tout à fait des grains de lumière dont parlait Newton. Ces découvertes assez récentes sur la nature de la lumière suscitent l’intérêt des chercheurs en physique, qui essayent alors d’isoler les photons afin de les étudier et de mieux comprendre certains phénomènes lumineux. 

Aujourd’hui, ces chercheurs sont capables de réaliser des expériences où des photons sont produits l’un après l’autre. Ces photons, invisibles à l’œil nu, sont captés par des détecteurs extrêmement sensibles, mais il est difficile de savoir dans quelles conditions ils sont produits, et de prévoir où et quand ils seront détectés. C’est pour cette raison qu’un travail théorique est nécessaire, et c’est ce que fait Benjamin. Pour mieux comprendre comment « attraper » ces photons, Benjamin simule des expériences sur son ordinateur en utilisant un langage informatique complexe. Ce langage lui permet de traduire des formules mathématiques, dans lesquelles sont cachées les propriétés et les caractéristiques des photons. En simulant ces expériences, Benjamin pourra par la suite donner des informations aux physiciens qui désirent les réaliser « pour de vrai » et peut-être leur permettre de mieux manipuler ces photons.

Objectifs
  • Simuler numériquement des expériences simples, pour mieux comprendre la propagation de la lumière à toute petite échelle.
  • Appliquer des méthodes mathématiques pour mieux contrôler la propagation des photons dans d’autres expériences.