Aujourd'hui, d'autres chercheurs cherchent à concevoir des sasers (sound amplification by stimulated emission of radiation), qui, au lieu d'amplifier la lumière, amplifieraient le son!
En 1980, un chercheur américain Douglas Shields, de l'Université du Mississippi, exécutait une expérience sur un long tube de verre rempli d’azote.
Alors que le gaz était soumis à une impulsion sonore, une étincelle fournit de l’énergie initiale et à mesure que les impulsions rebondissaient sur le haut et le bas du tube, le son est devenu de plus en plus fort., mettant en jeu tant d'énergie que le gaz s'est mis à surchauffer et a fait éclater le tube.!
C’était le premier saser lol.
Une théorie existe qui confère aux sons une représentation sous forme de pseudo-particules qui peuvent occuper des niveaux d’énergie différents dans un matériaux solide, par exemple un cristal, de façon analogue aux électrons dans l'atome.
Mais malheureusement l’expériene a montré que les niveaux d’énergie étaient très nombreux et que le son amplifié n’était pas cohérent comme la lumière d’un laser, mais était constitué de phonons d’énergies multiples.
Il fallait donc trouver un moyen de mettre de l’ordre dans cette émission.
Au Debye Research Institute de l'Université d'Utrecht (Pays-Bas), l'équipe de recherche dirigée par Harold de Wijn, a conçu en 2000, un prototype de saser à partir d'un cristal de rubis, refroidi dans l’hélium liquide à la température de - 271 d°C (1,8 d° Kelvin).Un laser envoie sur ce cristal de l’énergie lumineuse et normalement les électrons devraient émettre de la lumière en revenant au niveau fondamental. Mais on soumet le cristal à un très fort champ magnétique, ce qui empêche les électrons de libérer, d'un seul coup, toute l'énergie absorbée.
De petites quantités d'énergie sont dégagées successivement par les électrons, trop faibles pour être expulsées sous forme de photons, mais juste assez grandes pour l'être sous forme de phonons.
Les phonons formés vibrent d'un bord à l'autre du cristal et entraînent d'autres électrons à produire des phonons en perdant leur énergie. Cette réaction en chaîne cause l'amplification du son d’une façon analogue à ce qui se passe dans un laser.
Le problème est qu’il est très difficile de faire sortir le son de ce dispositif !
Des chercheurs de l'Université de Paris-Sud sous la direction dede Jean-Yves Prieur utilisent un bloc de verre de 2 centimètres de longueur
Sur ses extrémités deux cristaux piezo-électriques qui transforment de l’électricité en variations de pression et en vibrations
Le premier envoie des impulsions qui, au fur et à mesure qu'elles traversent le bloc, transmettent leur énergie aux atomes du verre. Le second envoie une impulsion sonore de phonons à haute fréquence qui vont inciter les atomes à céder leur énergie et créer ainsi d’autres phonons. L’amplification du son du cristal photoélectrique est multiplié par 30. C'était un premier résultat intéressant.
Sergei Zavtrak, de l'Université d'état du Bélarus à Minsk, utilise une méthode très différente, en créant de minuscules bulles de gaz dans l’eau, en pressant et en relâchant alternativement la paroi du récipient contenant l’eau et en y envoyant un champ électrique : les bulles se contractent et se mettent à vibrer.Daprès Zavtrak, si on injectait une impulsion sonore dans le cylindre, les bulles s'aligneraient alors en plusieurs plans perpendiculaires à la direction de cette onde, et le son s'amplifierait et un faisceau directionnel d'ondes sonores à basse fréquence émergerait au bout du récipient.
Il va essayer de le vérifier.
Des savants anglais et russes de l'université britannique de Nottingham et de l'institut de physique de Lashkarev en Ukraine, espèrent obtenir des sons puissants en injectant des électrons dans des cristaux qui présentent ce qu’on appelle en mécanique ondulatoire un “puits quantique”, c’est à dire un endroit dans un cristal, où les actions exercées sur les particules sont minimales, de telle sorte que les éléctrons ne sont plus aussi contraints dans leurs mouvements, au moins dans certaines directions.
Le milieu dans lequel l'amplification se produit est constitué d’un empilement de minces couches de semi-conducteurs d’arséniure d’aluminium et d’arséniure de gallium, dans lesquelles les électrons peuvent être excitées par des paquets d’ultrasons
A quoi pourraient servir ces “saser” que les journalistes appellent des “lasers sonores”.?
Actuellement les premiers sasers construits en laboratoire émettent à des fréquences de 1MHz et 400 GHz, et 1 THz ( 1012 Hz pour le saser quantique, donc très loin des fréquences audibles
Les applications sont donc assez particulières.
Compte tenu des fréquences très élevées les longueurs d’ondes sont très petites et il serait possible de faire un microscope très performant permettant d’explorer les matériaux, de détecter des micro-défauts, de faire de la détection en médecine ou de faire de la chirurgie, de contrôler des semi-conducteurs, voire de transporter des données en informatique et communication.
L’avenir nous dira si tout cela est possible.
