Un manège de lumière ne fait pas tourner des gens, mais des électrons. Au lieu de chevaux de bois, ce sont des pales invisibles de lumière. C'est exactement ce « manège » que des physiciens ont construit pour donner une rotation aux électrons.
Habituellement, pour transformer un flux d'électrons en tourbillon, il faut un minuscule masque — un pochoir avec des fentes, gravé à l'échelle atomique. Sa fabrication est extrêmement difficile. Les auteurs de l'étude ont contourné cet obstacle : ils ont remplacé le réseau matériel par un réseau lumineux — des faisceaux laser qui se croisent. Lorsqu'un électron traverse cette structure, il entre en collision avec des photons (les particules de lumière) et en reçoit un moment cinétique de rotation. Un peu comme une boule de billard qui, après un choc, se met à tourner sur elle-même.
Le principal avantage de la méthode, c'est sa flexibilité. En modifiant les réglages des lasers, on peut ajuster en douceur l'intensité de la rotation de l'électron. C'est comme tourner un bouton de volume, mais au lieu du son, c'est le nombre quantique de rotation qui change. Et surtout, la technique est universelle. Les mêmes tourbillons de lumière peuvent faire tourner des protons, des ions, des atomes neutres et même des molécules — toutes les particules qui traversent les faisceaux.
Un tel outil sera utile dans les microscopes électroniques, permettant d'examiner les échantillons sous un nouveau jour, et dans les lasers à électrons libres, où des faisceaux en rotation peuvent générer une lumière aux propriétés inhabituelles. Le manège de lumière vient tout juste d'ouvrir — et n'importe quelle particule chargée peut monter à bord.
Les faisceaux d'électrons vortex se comportent comme de minuscules aimants : leur rotation crée un champ magnétique le long du faisceau, qui peut être utilisé pour sonder les matériaux à l'échelle atomique.