Une équipe de chercheurs de l’Université d’Ottawa a fait des progrès importants dans la compréhension de l’ionisation des atomes et des molécules, un processus fondamental de la physique qui a des implications pour divers domaines, notamment la génération des rayons X et la physique du plasma.
La recherche, intitulée «Contrôle du moment angulaire orbital de l’ionisation à champ fort dans les atomes et les molécules», est publié dans Communications de la nature.
Pensez aux atomes – les éléments constitutifs de tout ce qui nous entoure. Parfois, ils perdent leurs électrons et deviennent des particules chargées (c’est l’ionisation). Cela se produit dans la foudre, dans les téléviseurs plasmatiques et même dans les lumières du Nord. Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient qu’ils ne pouvaient contrôler ce processus que de manière limitée.
Dirigé par Ravi Bhardwaj, professeur titulaire au département de physique d’Uottawa et Ph.D. L’étudiant Jean-Luc commence, en collaboration avec les professeurs Ebrahim Karimi, Paul Corkum et Thomas Brabec, la recherche introduit des méthodes innovantes pour contrôler l’ionisation à l’aide de faisceaux lumineux spécialement structurés.
L’ionisation est cruciale dans la forte physique sur le terrain et la science attoseconde, où elle décrit comment les électrons s’échappent de leurs liaisons atomiques. Traditionnellement, il a été entendu que ce processus ne pouvait pas être manipulé au-delà de certaines limites. Cependant, cette nouvelle étude remet en question cette notion.
« Nous avons démontré qu’en utilisant des faisceaux de vortex optiques – des faisceaux lumineux qui portent un moment angulaire – nous pouvons contrôler précisément comment un électron est éjecté d’un atome », explique le professeur Bhardwaj. « Cette découverte ouvre de nouvelles possibilités pour améliorer la technologie dans des domaines tels que l’imagerie et l’accélération des particules. »
La recherche a eu lieu sur deux ans dans le complexe de recherche avancé d’Uottawa. L’équipe a constaté que la main et les propriétés des faisceaux de vortex optiques affectent considérablement les taux d’ionisation. En ajustant la position d’une « région d’intensité nul » dans le faisceau, ils ont atteint l’ionisation sélective, introduisant un nouveau concept appelé dichroïsme optique.
Ce travail s’appuie sur des théories fondamentales dans le domaine et a le potentiel de révolutionner comment les scientifiques abordent l’ionisation. Ce n’est pas seulement pour les manuels de physique – cela pourrait conduire à une meilleure imagerie médicale, à des ordinateurs plus rapides et à des moyens plus efficaces d’étudier le matériel. Il est particulièrement prometteur pour l’informatique quantique, où le contrôle des particules individuelles est crucial.
Le professeur Bhardwaj dit: « Changer la façon dont nous pensons à la façon dont les électrons sont éjectés ont été difficiles, mais nos recherches prouvent que l’utilisation de technologies laser avancées peut conduire à de nouvelles découvertes qui ont un impact sur la science et la technologie. »
Plus d’informations:
Jean-Luc Bégin et al, Contrôle de l’élan angulaire orbital de l’ionisation du champ fort dans les atomes et les molécules, Communications de la nature (2025). Doi: 10.1038 / s41467-025-57618-8