Un dispositif qui stocke des photons pendant une durée, leur permettant d'accumuler des déphasages gravitationnels avant d'être libérés.Un piège à lumière est un dispositif conçu pour stocker des photons pendant une durée mesurable, leur permettant d'accumuler des déphasages gravitationnels avant d'être libérés. Ce concept est au cœur d'expériences visant à détecter les effets gravitationnels sur la lumière, tels que le décalage vers le rouge gravitationnel, en utilisant des montages de laboratoire plutôt que des observations astronomiques. Le piège « retient » efficacement la lumière dans un espace confiné, augmentant ainsi le temps d'interaction avec le champ gravitationnel.
L'idée d'utiliser la lumière piégée pour mesurer les effets gravitationnels a gagné du terrain au XXIe siècle, avec des propositions d'expériences de laboratoire complétant les détecteurs d'ondes gravitationnelles à grande échelle. La technique spécifique dite « lancer-attraper » a été développée comme une approche pratique pour réaliser de telles mesures.
Le dispositif utilise généralement des miroirs hautement réfléchissants ou des cavités optiques pour faire rebondir les photons d'avant en arrière, créant ainsi une longueur de trajet effective importante. En piégeant la lumière pendant un temps contrôlé, le déphasage gravitationnel accumulé par les photons devient détectable. La méthode « lancer-attraper » consiste à envoyer une impulsion lumineuse dans le piège et à la récupérer après un délai précis, en mesurant tout décalage de fréquence causé par la gravité.
Les pièges à lumière sont utilisés dans les tests de précision de la relativité générale, la détection des ondes gravitationnelles et les expériences d'optique quantique nécessitant de longs temps de stockage des photons.
Dans un piège à lumière, les photons peuvent parcourir des distances équivalentes à des milliers de kilomètres dans un montage de laboratoire compact, amplifiant ainsi les effets gravitationnels subtils.
