Un nœud de lumière sur une puce pour éteindre la lumière d'une étoile ✛
Pourquoi n'avons-nous toujours pas d'images de mondes lointains semblables à la Terre ? Tout est dû à l'éclat aveuglant de leurs étoiles parentes. Une planète ne réfléchit qu'une infime fraction de la lumière – c'est comme essayer de voir une luciole devant un stade en feu. Il faut un moyen d'éliminer la lumière de l'étoile sans toucher à la planète. Et c'est là qu'intervient l'interférométrie – la capacité des ondes lumineuses à s'additionner et à s'annuler mutuellement.
Prenez une corde à linge sur laquelle se propage une onde : si vous envoyez une deuxième onde avec la crête vers le bas, la corde reste immobile. C'est à peu près ainsi que fonctionne le nœud de lumière – un dispositif composé de trois guides d'ondes entrelacés sur une puce. La lumière de l'étoile est divisée en deux faisceaux, l'un est inversé (décalé d'une demi-longueur d'onde) puis recombiné. Résultat : dans la sortie centrale, c'est l'obscurité, tandis que la lumière de la planète, arrivée sous un angle différent, reste intacte.
Les chercheurs ont testé cette idée sur une puce de silicium de la taille d'un ongle. En lumière infrarouge, ils ont réussi à atténuer la lumière de 250 000 fois (soit –54 décibels), mais seulement pour une seule couleur. Pour que le nœud fonctionne pour toutes les couleurs à la fois, il faut vaincre la biréfringence – la propriété de la puce à guider différemment la lumière de polarisations différentes (oscillations transversales). Sans filtres, le contraste est mille fois moins bon, mais cela se résout.
Une fois ces difficultés surmontées, des réseaux de telles puces pourront analyser la composition chimique des atmosphères des exoplanètes – et c'est un pas décisif vers la recherche de la vie.
Il est intéressant de noter que le nœud sur puce rappelle une version lumineuse des casques à réduction de bruit : il ne bloque pas, mais annule l'onde par une onde opposée, et ce pour toutes les couleurs simultanément, sans réglage mécanique.
L'idée de l'interférométrie nulle fait écho au concept de « bouclier stellaire » dans le roman d'Arthur C. Clarke « Les Fontaines du paradis », où un système de miroirs spatiaux était utilisé pour observer des objets lointains en éteignant la lumière des étoiles.