Un diamant qui pulse de la lumière express
Une lampe ordinaire émet une lumière constante, tandis qu'un phare émet de brefs éclairs. Des scientifiques de Londres ont fait fonctionner un minuscule diamant comme un phare, mais non pas pour la lumière, mais pour les ondes radio. Pour cela, ils ont ajouté un peu d'azote au cristal, puis l'ont éclairé avec un laser vert. L'azote dans le diamant absorbe la lumière et commence à émettre des ondes radio — c'est ainsi que fonctionne le maser, le grand frère du laser.
Lorsque la puissance du laser était faible, le diamant émettait un signal radio continu et régulier, comme une lampe. Mais dès que la puissance a été augmentée, le comportement a changé : le cristal a commencé à émettre de brèves impulsions radio se succédant à intervalles réguliers. La fréquence de ces impulsions — des centaines de milliers par seconde — s'est avérée si stable qu'elle pourrait être utilisée comme une horloge ultra-précise.
À puissance encore plus élevée, les impulsions ne sont plus seulement brèves, mais avec une « traîne » dont la fréquence variait à l'intérieur de chaque impulsion. Cela ressemble au son d'un violon lorsque le musicien fait glisser rapidement son doigt sur la corde, et que la tonalité change progressivement. Ce comportement indique que des millions d'atomes d'azote dans le diamant commencent à agir de manière coordonnée, comme un orchestre sans chef.
Pourquoi est-ce important ? De tels masers pulsés pourraient devenir la base d'horloges ultra-précises et de systèmes de communication insensibles aux interférences. Et surtout, le diamant fonctionne à température ambiante, sans systèmes de refroidissement encombrants. Cela signifie que des générateurs radio précis pourraient être intégrés dans les satellites, les téléphones et les appareils médicaux.
Le phare qui brillait d'abord de manière constante clignote désormais, et ses éclairs portent de l'information. Le diamant qui, au début, émettait simplement des ondes radio, est devenu le cœur de futurs instruments de précision.
La fréquence des impulsions du maser à diamant est si stable que si une telle horloge avait fonctionné depuis le Big Bang, elle aurait pris moins d'une seconde de retard.