Les films spatiaux vous ont menti à propos des lasers. Voici ce qu’ils se sont trompé

Grâce à des décennies d’influence hollywoodienne, lorsque nous pensons aux lasers, nous pensons généralement au laser. poutres. Mais cette conception est en réalité tout à fait erronée, car les lasers ont besoin de circonstances très spécifiques pour produire de tels faisceaux – des circonstances que l’espace n’offre généralement pas.

Contrairement aux lumières ordinaires, les lumières laser émettent une longueur d’onde spécifique de lumière visible, toutes ses ondes lumineuses ayant des longueurs d’onde identiques ou très similaires. En conséquence, plutôt que d’être blanc comme votre ampoule typique, un faisceau laser aura une couleur spécifique. Les lasers sont également très concentrés. Alors que les ampoules émettent de la lumière dans toutes les directions, les lasers constituent un seul faisceau de lumière concentrée, permettant souvent aux lasers de brûler ou de couper des matériaux. La lumière d’un faisceau laser est également produite différemment des sources lumineuses classiques. Dans les lasers, les atomes sont stimulés de manière à exciter leurs électrons, forçant les électrons à créer des photons, ce qui conduit finalement à la création de rayonnement et de lumière. C’est de là que vient le nom « laser ». C’est un acronyme pour « amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement ».

Avec tout cela à l’esprit, si votre connaissance des lasers vient uniquement des films, vous vous attendez probablement à ce que tous les lasers produisent un faisceau visible qui peut ou non être extrêmement efficace pour abattre les extraterrestres ou presque trancher les régions inférieures de James Bond. En réalité, tous les lasers ne produisent pas toujours un faisceau visible. Si vous avez déjà utilisé un stylo laser, par exemple, vous vous souviendrez qu’un tel objet ne produit qu’un minuscule point de lumière rouge. Pourquoi, alors, presque tous les lasers dans les films sont-ils décrits comme produisant des faisceaux très évidents ? Parce que ça a l’air plus cool, c’est pour ça. Mais il y a une très bonne raison pour laquelle cette représentation des lasers est fondamentalement un gros mensonge, surtout lorsqu’il s’agit de films se déroulant dans l’espace.

En termes simples, les faisceaux laser sont créés lorsque les photons rebondissent sur des particules dans l’air et sont dispersés ou réfléchis par ces particules. Sur Terre, nous avons des particules de poussière dans l’air, mais même cela ne suffit généralement pas à révéler le faisceau laser. Les stylos laser susmentionnés, par exemple, ne produisent tout simplement pas suffisamment de photons pour rebondir sur ces particules. Des lasers plus puissants émettront cependant plus de photons, créant ainsi plus de possibilités pour ces photons de rebondir sur les particules présentes dans l’air. Dans ces cas-là, vous êtes plus susceptible de voir le faisceau d’un laser.

À titre d’exemple, en 2022, des faisceaux laser verts ont été aperçus dans le ciel et même capturés en vidéo, ce qui a d’abord déconcerté les observateurs qui se demandaient ce que pouvaient être ces mystérieuses lumières. Bientôt, il a été révélé qu’ils provenaient d’un satellite de la NASA en orbite autour de la Terre qui envoyait des lasers vers la Terre pour mesurer l’élévation de la calotte glaciaire, l’épaisseur de la glace de mer et la topographie du terrain. Mais ce qui rend cet incident instructif dans ce cas, c’est que les faisceaux laser du satellite sont généralement très difficiles à voir depuis le sol et ne peuvent être vus que lorsque la lumière des faisceaux se reflète sur quelque chose. Le 16 septembre 2022, lorsque les lumières vertes ont été filmées, il y avait suffisamment de nuages ​​dans le ciel pour disperser la lumière, rendant ainsi les faisceaux visibles.

Qu’est-ce que cela a à voir avec les films de science-fiction qui nous mentent sur les lasers dans l’espace ? Eh bien, vous avez peut-être déjà vu où cela nous mène, mais le quasi-vide de l’espace ne fournit pas exactement les conditions parfaites pour que la lumière laser rebondisse sur les particules et devienne visible.

Les lasers font partie intégrante du cinéma de science-fiction depuis des décennies. Des phaseurs de « Star Trek » à la bataille laser de masse de 007 dans « Moonraker », nous sommes habitués à voir ces faisceaux de lumière brillants dans notre narration spatiale depuis ce qui semble être une éternité. Mais à moins que ces batailles n’aient lieu dans des zones de l’espace pleines de poussière cosmique, nous ne devrions pas être en mesure de voir aucun de ces faisceaux se propager dans les deux sens.

La fin de l’atmosphère terrestre se trouve à environ 400 milles de la surface. Au-delà de cela, le vide presque parfait de l’espace fait qu’il y a très peu de matière, et plus on avance, moins il y a de matière. Les espaces entre les galaxies, par exemple, contiennent environ un atome par mètre cube, ce qui n’est pas vraiment idéal si vous essayez de réfracter ou de diffuser la lumière. Dans ces cas-là, il est impossible de voir un faisceau laser – même s’il convient de noter que l’espace contient de la matière, des particules à l’énergie, donc si un laser était tiré dans une zone dense en matière de ce type, vous pourriez éventuellement voir une sorte de faisceau. Sinon, le vide rend impossible la visibilité des faisceaux, ce qui signifie que tous ces films mentent essentiellement sur l’apparence des lasers dans le cosmos.

Chose intéressante, en 2021, des physiciens de l’Université de Bonn, en Allemagne, ont annoncé qu’ils avaient développé un moyen permettant aux faisceaux laser de devenir visibles dans le vide. Le processus a été détaillé dans un article publié dans Physical Review Applied, et il s’agit d’un grand pas en avant vers la possibilité d’aligner les lasers avec un degré de précision qui peut grandement aider l’informatique quantique. Cela ne signifie donc pas que nous verrons des lasers de style « Star Wars » rebondir à mesure que l’humanité s’étend vers l’extérieur dans l’univers, mais il s’agit d’un développement intéressant et potentiellement extrêmement influent dans notre compréhension de la mécanique quantique.