La lumière se déplace à 186 000 miles par seconde (300 millions de mètres par seconde) et est censée fixer la limite de vitesse insurpassable de l'univers. Mais à quoi ressemble la vitesse de la lumière?
Cela peut sembler une question ridicule, mais les chercheurs en optique du California Institute of Technology ont récemment construit l'appareil photo le plus rapide au monde pour trouver une réponse. Dans une nouvelle vidéo publiée sur la chaîne YouTube The Slow Mo Guys, les chercheurs de CalTech ont démontré les capacités de leur appareil photo en filmant un faisceau laser traversant une bouteille de lait à environ 100 milliards d'images par seconde. (À titre de comparaison, la plupart des films sont filmés à 24 images par seconde.)
Dans la séquence résultante, les photons traversent clairement le lait dans un flou bleu tandis que le laser se déplace sur l'écran de gauche à droite. Les molécules de lait ont aidé à diffuser les photons dans le faisceau laser, de la même manière que les nuages de poussière cosmique diffusent la lumière des étoiles autrement invisibles. Selon Peng Wang, l'étudiant postdoctoral CalTech qui a montré la caméra dans la nouvelle vidéo, la lumière a parcouru la longueur de la bouteille en environ 2000 picosecondes, soit 2 milliardièmes de seconde.
Étonnamment, 100 milliards d'images par seconde ne représentent qu'une fraction de ce que la caméra CalTech est capable de capturer. Connu sous le nom de T-CUP, l'appareil photo a été décrit pour la première fois dans un article d'octobre 2018 dans la revue Light: Science and Applications et serait capable de photographier la lumière à 10 billions d'images par seconde. Les chercheurs ont développé T-CUP dans le but exprès de filmer des impulsions laser ultracourtes avec des détails incroyables - en d'autres termes, pour capturer la vitesse de la lumière.
Alors que l'appareil photo de votre téléphone prend des photos en deux dimensions, le T-CUP est un type d'appareil photo à balayage qui enregistre les images dans une seule dimension, très très rapidement. Contrairement aux caméras à balayage antérieures, qui créent des images composites de la lumière en enregistrant différentes tranches horizontales de laser sur plusieurs impulsions laser, le T-CUP est capable d'imaginer une impulsion laser entière dans une seule image. Pour ce faire, il détourne le faisceau laser vers deux caméras différentes simultanément, puis utilise un programme informatique pour combiner les deux images.
Plus remarquable encore, les chercheurs pourraient bientôt dépasser la puissance du T-CUP avec un appareil photo capable d'enregistrer 1 quadrillion d'images par seconde, selon Lihong Wang, professeur CalTech et l'un des inventeurs de l'appareil photo. Des caméras aussi rapides pourraient un jour faire leur chemin dans la recherche médicale, a déclaré Wang aux Slow Mo Guys dans une vidéo ultérieure. Cela permettrait aux chercheurs d'imaginer des tissus humains vivants (y compris le cerveau) avec des détails sans précédent. Nous vous dirions de garder les yeux ouverts pour plus de mises à jour - mais vous n'êtes probablement pas assez rapide pour les voir, de toute façon.
Note de l'éditeur: cet article a été mis à jour pour montrer que 2 nanosecondes équivalent à 2 milliardièmes de seconde.
