loi de Bragg

Le miroir fonce à près de quarante mille kilomètres par seconde. La lumière qui l'atteint rebondit, mais transformée — comme une balle renvoyée par une raquette en mouvement. C'est un tel miroir que des scientifiques ont construit à l'intérieur d'un fil de verre ultra-fin rempli d'hydrogène.

L'Univers résonne, mais notre oreille ne perçoit que les graves. LIGO entend le grondement des fusions de trous noirs — c'est l'infrason du cosmos. Plus haut, dans les gigahertz, tintent les flûtes et les violons de la gravitation primordiale.

En astrophysique, certains nombres semblent aléatoires mais se répètent avec l'obstination d'une incantation. L'un d'eux est le rapport entre la luminosité en rayons X et l'émission de la raie H-alpha de l'hydrogène dans les queues de gaz turbulentes.

Le télescope spatial James Webb a plongé dans une époque où l'expansion de l'Univers a étiré la lumière d'objets lointains vers le rouge, et a découvert une multitude de sources étranges : les « petits points rouges ».

Une lampe de poche n'éclaire pas en un cercle uniforme, mais en une tache brillante au centre et un halo flou sur les bords. Si on l'éteint rapidement, ce sont les bords qui s'éteignent en dernier — et la manière dont la lumière décline permet de deviner la forme du réflecteur.

Si l'on chauffe un cristal, ses atomes se mettent à vibrer comme des cordes tendues. Un faisceau de rayons X, en traversant le cristal, est diffusé par ces vibrations et dessine sur le détecteur non seulement des taches nettes, mais aussi de faibles motifs flous.

Le noyau d'un atome n'est pas toujours rond. Il peut s'allonger comme un melon ou s'aplatir comme une citrouille. Et de cette forme dépend sa taille — comme de la forme de la pâte dépend la taille du gâteau. Les scientifiques ont calculé la forme et la taille des noyaux des isotopes de berkélium — un élément lourd produit dans les réacteurs.

Le faisceau de rayons X, en se réfléchissant sur un cristal, dessine sur le détecteur un motif de taches et de bandes. Si le cristal est parfait, le motif est simple. Mais à l'intérieur d'un matériau réel, les atomes sont souvent décalés : comprimés à certains endroits, étirés à d'autres.

Jetez une pierre dans un étang calme : les cercles se propageront régulièrement. Jetez-la dans un torrent tumultueux : l'eau tourbillonnera de manière imprévisible. Une question similaire taraude depuis longtemps les scientifiques : comment savoir, à partir de la seule trajectoire d'une particule, si son mouvement est chaotique ?

Deux particules se tiennent l'une à l'autre comme des alpinistes encordés, et foncent vers un mur. Vont-elles rebondir ensemble ou la corde va-t-elle se rompre ? De quoi cela dépend-il ? Les physiciens ont examiné le cas le plus simple : tout se passe sur une ligne droite, les particules ne s'attirent que lorsqu'elles se trouvent au même point, et le mur est absolument rigide.

Quatre atomes de césium flottent dans le vide, maintenus par des pinces laser comme des perles sur un fil invisible. Autour d'eux se trouve un résonateur en anneau, une boucle fermée de miroirs où la lumière circule sans rencontrer d'obstacle.