Le prix BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award in Basic Sciences a été décerné à Anne L’Huillier (Université de Lund, Suède), Paul Corkum (Université d’Ottawa, Canada) et Ferenc Krausz (Max Planck Institute for Quantum Optics, Allemagne), les trois pionniers de la soi-disant physique attoseconde o attophysiquequi ont rendu possible l’observation de phénomènes subatomiques dans l’échelle de temps la plus courte captée par l’être humain.
Grâce à l’attophysique, il est aujourd’hui possible de faire des observations directes de phénomènes naturels qui étaient auparavant fermés à la perception humaine. «C’est une grande avancée de pouvoir vérifier expérimentalement ce que jusqu’à présent nous ne pouvions imaginer que théoriquement. Cette interaction entre expérimentations et théorie inspire beaucoup d’idées », a souligné le président du jury Theodor W. Hänschdirecteur de la division de spectroscopie laser à l’Institut Max Planck d’optique quantique (Allemagne) et prix Nobel de physique dans une annonce.
Attophysique, il explique Paul Corkum, “essayez de faire les mesures les plus rapides que nous puissions faire en tant qu’humains. Pour moi, cela la place à la pointe de la connaissance.” Comme l’explique le lauréat, « une attoseconde est à une seconde ce qu’une seconde est à l’âge de l’univers. Pouvez-vous imaginer quelque chose d’aussi bref que cela? En chiffres, une attoseconde est un trillionième de seconde, soit : 0,0000000000000000001 secondes.
“C’est l’échelle de temps à laquelle les électrons se déplacent dans tous les atomes qui composent la matière, y compris nos propres corps”, précise-t-il pour sa part. Ferdinand Martin, professeur de chimie physique à l’Université autonome de Madrid, directeur scientifique de l’IMDEA-Nanociencia et nominé des trois lauréats. « Par conséquent, pour pouvoir observer en temps réel comment les électrons se déplacent dans la matière, nous avions besoin d’une technologie qui nous permettrait d’accéder à cette échelle de temps. C’est précisément ce qu’ont réalisé les trois lauréats.
Les outils développés par L’Huillier, Corkum et Krausz sont comme une caméra avec un temps d’exposition si rapide qu’il est capable de capturer même le mouvement d’un électron qui prend 150 attosecondes pour effectuer une révolution autour du noyau d’un atome d’hydrogène.
«Si vous voulez filmer le mouvement d’une voiture», explique le professeur Martín, «vous devez faire des images avec des intervalles de temps très courts, afin de capturer son mouvement. Si vous prenez des photos avec un temps d’exposition d’une minute, au moment où vous finissez de prendre la photo, la voiture est partie et vous obtenez juste une image floue ou même pas cela. C’est-à-dire que pour visualiser quelque chose, vous devez être capable de prendre des photos à des intervalles de temps et avec une durée beaucoup plus courte que le temps nécessaire à l’objet pour se déplacer de manière significative. C’est ce qu’ont réalisé les trois lauréats sur l’échelle de temps de déplacement des électrons, grâce à des impulsions lumineuses générées par des lasers ultra-rapides qui ne sont émises que pendant quelques attosecondes.”
Les techniques de l’attophysique permettent non seulement aujourd’hui de capter le mouvement des électrons, mais ont également ouvert la porte à la possibilité de manipuler ces particules subatomiques. «Une fois que vous avez atteint la capacité de visualiser ce mouvement en temps réel», souligne Martín, «vous pouvez probablement aussi utiliser ces sources lumineuses pour le manipuler, et à partir de là modifier son comportement et ses propriétés, avec des applications dans de multiples domaines, de la biomédecine et l’électronique à la recherche de nouvelles sources d’énergie propres.
Pour toutes ces raisons, comme l’a souligné le jury, “ces contributions pionnières ont ouvert de nouvelles frontières passionnantes dans différents domaines, tels que la physique atomique, la photochimie et la science des matériaux”.
