La lumière d'une lampe ou d'une étoile, en traversant une substance, y laisse sa marque : les atomes absorbent certaines couleurs et en laissent passer d'autres. On obtient un spectre — une bande colorée avec des lignes sombres, comme un code-barres, qui permet d'identifier la composition chimique. Mais certains atomes et molécules ont des électrons non appariés — des solitaires qui se comportent de manière imprévisible et compliquent les calculs.
Les auteurs de l'étude ont trouvé un moyen de contourner cette difficulté. Ils ont procédé en deux étapes : d'abord, ils « gèlent » le mouvement des électrons pour trouver l'état souhaité de l'atome, puis ils « relancent » le temps et observent comment l'atome interagit avec la lumière. Cette approche ressemble à un ralenti vidéo : on prend d'abord une image nette, puis on lance l'enregistrement pour voir la dynamique.
Les résultats correspondent à ceux de calculs précis mais lents, tout en étant plus rapides. C'est important car les spectres de ces systèmes sont utilisés en astrophysique, en chimie de l'atmosphère et dans la création de nouveaux matériaux.
Désormais, les scientifiques peuvent déchiffrer plus rapidement les « code-barres » de la lumière provenant d'étoiles lointaines et de laboratoires terrestres.
Le spectre d'un atome ressemble à une empreinte digitale : chaque élément a son propre ensemble unique de raies d'absorption.
Dans la série « Star Trek », l'analyse spectrale est utilisée pour déterminer la composition de l'atmosphère de planètes lointaines — la nouvelle méthode accélérerait ces calculs.