Dans la molécule de benzène, les électrons tourbillonnent autour des noyaux comme un essaim d'abeilles autour de la ruche. Mais cet essaim ne se contente pas de bourdonner — il pulse : toutes les 856 attosecondes, le nuage électronique effectue un cycle complet d'oscillation. Et la ruche elle-même — les noyaux des atomes de carbone — oscille plus lentement, avec une période de 36 femtosecondes. Attraper les deux mouvements à la fois revient à vouloir filmer d'un seul plan le battement d'aile d'un colibri et la contraction de son muscle pectoral.
Les chercheurs ont créé un « attoscope moléculaire » — un dispositif laser qui frappe le benzène avec des impulsions d'ultraviolet profond. Ces impulsions ne sont pas simples, mais façonnées : leur forme est choisie pour extraire de la molécule des informations sur les deux rythmes à la fois. Le résultat est un hologramme qui enregistre la danse conjointe des électrons et des noyaux. Il s'avère que l'ondulation électronique ne s'atténue pas avant des centaines de cycles — un peu comme les rides sur l'eau après qu'on a jeté une pierre, qui persistent plus longtemps que la pierre ne met à toucher le fond.
Le mouvement des noyaux n'est pas qu'un simple décor — il modifie le motif de l'onde électronique. Lorsque les noyaux s'écartent et se rapprochent, le nuage électronique s'adapte, comme une foule sur une place qui se réorganise au rythme d'un tambour. Auparavant, de telles choses étaient soit calculées sur le papier, soit observées uniquement pour des particules chargées. Désormais, on peut les filmer directement pour des molécules neutres — celles-là mêmes qui composent tout ce qui nous entoure.
Un tel « attoscope » n'est pas qu'une simple caméra rapide. C'est un instrument qui peut montrer comment l'énergie lumineuse se transfère dans une liaison chimique en temps réel. Et donc, un jour, nous pourrons non seulement observer, mais aussi piloter les réactions chimiques en vol — comme un chef d'orchestre qui entend chaque instrument et ajuste le rythme au fil de la pièce.
L'attoseconde est si brève qu'en une attoseconde, la lumière parcourt une distance trois fois plus petite que le diamètre d'un atome d'hydrogène.
Dans le roman « Un feu sur l'abîme » de Vernor Vinge, les « habitants » contrôlent la chimie avec une précision atomique — l'attoscope moléculaire fait un premier pas vers une telle réalité.