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English to French: première lévitation mondiale par laser General field: Science Detailed field: Science (general)
Source text - English World first laser levitation could help solve the contradiction of quantum and classical physics
Physicists in Australia have become the first researchers to levitate a macroscopic object using lasers. The physicists used three lasers to form a levitational “tripod” that could hold a small mirror in free space. Beyond the inherent awesomeness of optical levitation, the physicists believe that the setup could be used as an incredibly accurate sensor for fickle forces such as gravity, and perhaps ameliorating the greatest contradiction of them all: quantum mechanics vs. general relativity.
As you can probably imagine, levitating a physical object with lasers (a stream of massless photons) is rather difficult. “Imagine you’ve got something above you and you are throwing ping pong balls at it to keep it in the air,” is the simple (and not wholly accurate) analogy given by Ben Buchler, one of the physicists involved with the study. The key to the levitation is a force known as radiation pressure, and a branch of physics called optomechanics.
Optically levitating a mirror with three lasersThe macroscopic object to be levitated — a two-millimeter mirror in this case — has three optical cavities fashioned into it. These cavities (also called optical resonators) are essentially an arrangement of mirrors that trap light inside them, causing a standing wave. A standing wave is where radiation (sound, light, radio) is held in place by interfering radiation coming from the opposite direction. In this case, a light wave (photon) enters the cavity, bounces off a mirror, and then hits the next photon behind it, holding it perfectly in place. This effect creates enough upwards momentum to levitate the object.
Optical levitation has been performed before, but usually with just a single laser on a nano-scale target (pictured below). By using three lasers, the physicists at The Australian National University can harness enough power and stability to levitate a larger object. Curiously, this is similar to the approach used by Swiss researchers earlier in the year, who used carefully manipulated standing acoustic waves to levitate arbitrarily shaped objects.
University of Rochester's optical levitation of a nanodiamond
University of Rochester’s optical levitation of a nanodiamond
As for applications of the tri-laser optical levitation, the physicists aren’t entirely sure. Because lasers and mirrors are being used, the setup can intrinsically be used as a highly precise sensor — if the position of the mirror changes (due to external forces such as gravity), the lasers can be combined with time-of-flight tech to measure the movements exactly. Because optical levitation bridges the divide between quantum (photons) and classical physics (the macroscopic mirror), this research may also provide valuable insight into one of the greatest conflicts in modern science: the contradiction of quantum mechanics and general relativity.
Translation - French La première lévitation mondiale par laser pourrait aider à résoudre la contradiction entre la physique quantique et classique.
Des physiciens en Australie sont devenus les premiers chercheurs à faire léviter un objet macroscopique en utilisant des lasers. Les physiciens ont utilisé trois lasers pour former un « trépied » de lévitation qui a pu maintenir un petit miroir en plein air. Au-delà de la magnificence inhérente à la lévitation optique, les physiciens pensent que la configuration pourrait être utilisée comme un capteur incroyablement précis pour mesurer les forces inconstantes comme la gravité, et peut-être même une révision de la plus grande contradiction en mécanique quantique : mécanique quantique versus relativité générale.
Comme vous pouvez l'imaginer, faire léviter un objet matériel avec des lasers (un flux de photons sans masse) est assez difficile. « Imaginez que vous avez quelque chose au-dessus de vous et que vous lui lancez des balles de ping-pong pour la maintenir en l'air » est l’analogie simple (mais pas tout à fait exacte) donnée par Ben Buchler, l'un des physiciens impliqués dans l'étude. La clé de la lévitation est une force appelée pression de radiation, et une branche de la physique appelée opto-mécanique.
L’objet macroscopique à faire léviter - un miroir de deux millimètres dans ce cas – s’est fait graver trois cavités optiques. Ces cavités (également appelées résonateurs optiques) sont essentiellement un dispositif de miroirs qui piègent la lumière et forme une onde stationnaire. Une onde stationnaire est l’endroit où un rayonnement (son, lumière, radio) est maintenu en place par des rayonnements interférents venant de la direction opposée. Dans ce cas, une onde lumineuse (photon) entre dans la cavité, rebondit sur un miroir, puis cogne le photon qui suit derrière, le maintenant parfaitement en place. Cet effet crée suffisamment de moment d´inertie pour faire léviter l'objet.
La lévitation optique a déjà été produite, mais le plus souvent avec un seul laser dirigé sur une cible à l'échelle nanométrique (photo ci-dessous). En utilisant trois lasers, les physiciens de l’Université nationale australienne peuvent exploiter suffisamment de puissance et de d’effet stabilisateur pour faire léviter un objet plus grand. Curieusement, cette approche est similaire à celle utilisée par des chercheurs suisses plus tôt dans l’année, lesquels ont soigneusement manipulé des ondes acoustiques stationnaires afin de faire léviter des objets de forme arbitraire.
Quant aux applications de la lévitation optique tri-laser, les physiciens ne sont pas tout à fait sûrs. Parce que des lasers et des miroirs sont utilisés, la configuration peut intrinsèquement être utilisée comme un capteur de haute précision - si la position des miroirs change (due à des forces extérieures telles que la gravité), les lasers peuvent être combinés avec la technologie à temps de vol pour mesurer les déplacements avec exactitude. Parce la lévitation optique fait le pont sur le fossé entre la physique quantique (photons) et la physique classique (le miroir macroscopique), cette recherche peut également fournir de précieuses informations sur l'un des plus grands conflits de la science moderne : la contradiction entre la mécanique quantique et la relativité générale
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