Une brève impulsion laser frappe le cristal — et celui-ci ne répond pas par un son unique, mais par toute une échelle de fréquences, séparées par un intervalle constant. Ainsi naît un peigne de fréquences phononiques — un phénomène que les physiciens étudient dans un matériau à la structure interne inhabituelle.

Dans le cristal d'InMnO3 hexagonal, les atomes sont arrangés de telle sorte qu'un type de vibrations rappelle le boson de Higgs : il donne une « masse » aux autres vibrations, tout en restant optiquement actif. À côté vit un second type — un mode doux, presque sans masse, semblable aux vagues à la surface de l'eau. L'impulsion térahertz à fort champ électrique fait osciller le premier mode, qui, par les couplages internes, pousse le second. Il en résulte un enchevêtrement non linéaire : les oscillations ne se contentent pas de s'additionner, elles engendrent de nouvelles fréquences.

Les auteurs de l'étude ont construit un modèle numérique des équations couplées du mouvement des atomes et ont suivi l'évolution de la réponse du cristal pour différents paramètres d'impulsion. Il s'avère que le peigne n'apparaît qu'au-delà d'un seuil : une impulsion faible ne produit que l'oscillation initiale, tandis qu'une impulsion suffisamment forte génère d'emblée tout un ensemble de raies. L'espacement entre les raies et leur nombre peuvent être ajustés par la durée et l'amplitude de l'impulsion, mais si la puissance est trop élevée ou l'amortissement trop faible, la structure se dégrade.

L'intérêt pratique réside dans le fait que les peignes phononiques pourraient devenir des sources compactes de fréquences stables pour la spectroscopie, les télécommunications et les horloges de précision. Au lieu de systèmes laser encombrants — un minuscule cristal excité par une impulsion brève.