Une impulsion laser ultracourte tord la lumière en tire-bouchon tridimensionnel express
Une secousse brusque sur un cordon torsadé y envoie une onde en spirale. De même, une impulsion laser ultracourte dans un cristal de RhSi engendre une lumière instantanément tordue en tire-bouchon tridimensionnel. C'est une manifestation de la génération d'harmoniques d'ordre élevé : comme une puissante pichenette qui fait monter les électrons plus haut et, à leur retour, émettre une multitude de couleurs à la fois — du rouge aux rayons X.
Le cristal RhSi lui-même est déjà un cordon torsadé : son réseau atomique est enroulé comme une vis et peut être « droitier » ou « gaucher ». Cette asymétrie confère à la lumière produite une rotation bien définie. À l'intérieur, les fermions de Weyl se comportent comme des particules sans masse, promettant une électronique basée sur des faisceaux tordus plutôt que sur des courants.
L'idée remonte à Charles Townes, l'inventeur du laser. Aujourd'hui, les physiciens contrôlent la forme de l'onde lumineuse en attosecondes — un milliard de fois plus vite qu'un déclic d'appareil photo. Bonus inattendu : ce « ressort lumineux » pourrait coder des données par le sens d'enroulement, doublant la quantité d'informations.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.05346
High harmonic generation (HHG) in solids results from an interplay between intraband acceleration and electron-hole recombination driven by a high-intensity laser pulse. Here, we theoretically reveal that the driving pulse duration can play a major role in extending HHG to higher photon energies by promoting higher conduction band excitations. The effect is present in a conventional semiconductor as Si, restricted in a large-gap insulator as MgO, and most prominent in RhSi, a prototypical chiral Weyl semimetal presenting numerous band crossings. Further, we elucidate the HHG selection rules in RhSi required for the synthesis of attosecond locally chiral light. The chiral crystal structure enables the generation of a local 3D electric field exhibiting an asymmetric instantaneous torsion on attosecond timescales. A pronounced circular dichroism emerges when the driving helicity is either aligned with or opposite to the crystal handedness. Our findings motivate future experiments in chiral Weyl semimetals to track high-energy band crossings and in-situ locally chiral light, paving the way for chiral compact light sources and light-wave driven topological electronics.
Comme une main gauche et une main droite, le cristal RhSi ne se superpose pas à son image miroir, et cela « apprend » à la lumière à ne s'enrouler que dans un seul sens.
Dans « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan engendrait des structures asymétriques ; ici, un cristal asymétrique tord lui-même la lumière — presque comme un matériau intelligent.