Lancez une balle presque parallèlement à un mur : elle glissera le long de celui-ci avant de rebondir. Il en va de même pour un faisceau lumineux : lors d'une réflexion sous un angle rasant, il se déplace de quelques micromètres. Ce décalage de Goos-Hänchen a longtemps été considéré comme un simple paradoxe amusant.
Dans la nouvelle expérience, le montage classique avec un prisme et un film métallique a été amélioré en remplaçant l'entrefer par un nuage d'atomes de rubidium refroidis. Le laser de commande rend ce milieu transparent ou absorbant, comme si l'on enduisait le mur de lubrifiant à volonté. Cette technique de spectroscopie avait été prédite par Charles Townes et Roy Glauber, qui ont démontré que la lumière peut remodeler les propriétés de la matière.
Désormais, la mesure précise du déplacement du faisceau transforme un simple prisme en capteur ultrasensible. La moindre modification du nuage atomique, par exemple l'adhésion d'une molécule unique, déplace sensiblement la lumière réfléchie. Et bien que la vitesse de la lumière soit immuable, son parcours à la frontière des milieux devient un outil flexible.
Le décalage de Goos-Hänchen doit son nom aux physiciens allemands qui l'ont mesuré en 1947 à l'aide d'un prisme, d'une lampe et d'une plaque photographique. Sa valeur typique est de quelques micromètres, mais dans les montages modernes, l'amplification atteint des centaines de fois, rendant le décalage visible à l'œil nu.