Un caillou tombe dans un étang, et des cercles se propagent à la surface. Mais voilà qu'une des vagues, au lieu de s'éloigner, reste collée à un pli invisible de la surface et ne court que le long de celui-ci. C'est un peu ce que des physiciens ont découvert en recalculant la rencontre de la lumière avec une paroi de domaine axionique — une zone étroite où le champ change de signe, comme une chaîne de montagnes sépare deux versants.
La lumière est un champ électromagnétique oscillant, et elle possède une polarisation : l'onde « tourne » soit dans le sens horaire, soit dans le sens antihoraire. Les auteurs de l'étude ont constaté que la paroi agit différemment sur ces deux rotations. Elle attire l'une d'elles — comme une rigole recueille l'eau — et un paquet de lumière se forme autour de la paroi, incapable de s'échapper latéralement. L'autre direction, au contraire, est repoussée par la paroi. Ainsi naît un rayon « pariétal » qui se propage sans atténuation et avec une énergie de repos nulle.
On pensait auparavant que de telles parois étaient transparentes au rayonnement. La nouvelle étude montre qu'il n'en est rien. La lumière piégée n'est pas une simple curiosité mathématique ; elle pourrait apparaître dans l'Univers primordial ou à l'intérieur d'objets hypothétiques comme les étoiles à axions. Et si un tel rayon était un jour détecté, cela ouvrirait une fenêtre sur une physique au-delà des particules conventionnelles.
Ainsi, un simple pli du champ se révèle être un piège à lumière. Et qui sait combien d'autres « ruisseaux » coulent le long des frontières invisibles de l'univers, attendant d'être remarqués.
Les axions — particules candidates à la matière noire — ont été imaginés dans les années 1970 pour résoudre un problème de violation de symétrie dans l'interaction forte. Leur nom est emprunté à une marque de lessive, car ils « nettoient » la théorie.