QUAND LA MATIÈRE EST EN FROID AVEC LA LUMIÈRE

Lorsque le Pr Raman Kashyap, directeur de la Chaire de recherche du Canada sur les systèmes photoniques du futur, parle de son « équipe cool », il ne désigne pas des collaborateurs particulièrement décontractés, mais bien ceux qui participent à son projet de recherche sur le refroidissement par émission de photons par superradiance.

Refroidissement par laser

Ce projet explore le concept encore balbutiant de refroidissement optique. « En général, si on dirige un laser vers un objet, on chauffe celui-ci. Mais dans certaines circonstances, les atomes excités par l’énergie du laser absorbent une part de l’énergie thermique du matériau. Il réémettent l’énergie transmise par le laser et le matériau sous forme de photons. Ces photons ayant une énergie supérieure à celle absorbée, il s’ensuit un refroidissement du matériau. C’est en quelque sorte le phénomène inverse de celui utilisé par les fours micro-ondes », explique le Pr Kashyap.

Efficace au niveau des atomes, le refroidissement par laser est plus difficile à obtenir à l’échelle des molécules. L’équipe de recherche tente d’accroître l’efficacité du processus afin d’atteindre des températures très basses, en utilisant une nouvelle approche qui fait appel à la superradiance ainsi qu’à la combinaison de l’émission antistokes simultanés et de l’absorption d’état excité. Cette approche vise notamment à permettre l’utilisation d’un grand nombre de matériaux pour le refroidissement, comme le verre ordinaire.

Équipe cool pour projet chaud

Les travaux de chacun des membres de l’ « équipe cool » font un apport significatif au projet. Entre autres, l’étudiant au doctorat Elton Soares développe une méthode pour mesurer la température du cristal qui est refroidi. Son collègue Sébastien Loranger, quant à lui, intervient sur le système optique utilisé pour le refroidissement. Spécialiste de la théorie, l’associée de recherche Galina Nemova contribue également au projet.
Le procédé de refroidissement développé par l’équipe du Pr Kashyap pourrait sans doute évoquer le rayon réfrigérant du super-vilain Mr. Freeze pour les mordus de comics. Il n’en représente pas moins une percée bien réelle en photonique, qui a valu au Pr Kashyap de recevoir la prestigieuse bourse Killam.

Un éventail d’applications pourrait découler de ces travaux. Qu’on pense, par exemple, à des systèmes de refroidissement miniaturisés intégrés dans les systèmes d’éclairage, à des microprocesseurs ou à des instruments spatiaux.