Suivre le rythme des interactions subatomiques ultrarapides
Des avancées récentes en science du laser ont permis de produire des impulsions de lumière à rayons X ultrarapides, ouvrant la porte à l'étude des interactions atomiques, voire subatomiques, ultrarapides. Toutefois, de telles études exigent une expertise dans la technologie des rayons X autant que dans les sciences auxquelles elle s'applique. Le projet X-RAY PUMP-PROBE («X-ray pump-probe spectroscopies - new tools to study ultrafast surface dynamics») a été conçu pour mettre sur pied une collaboration chargée de se pencher sur ces trois domaines de la science de surface ultrarapide (magnétisme de surface, réactions chimiques et transitions de phase) afin de se familiariser avec les interactions de quasi-particules à l'échelle de la fs. Jusqu'à présent, les chercheurs ont pu développer un système caractérisé par une résolution temporelle et une spécificité à des éléments ultra-hautes, où le terme «élément» désigne les éléments dont est composé l'univers et que la majeure partie d'entre nous connaît grâce à la chimie élémentaire et au tableau périodique. Ils ont utilisé le système en guise de sonde de démagnétisation ultrarapide spécifique à un élément dans un alliage métallique de fer (Fe) et de nickel (Ni), qui leur a permis de déterminer que la démagnétisation du Ni est retardée d'environ 18 fs par rapport au Fe. Les membres du projet ont ensuite étudié la transition de phase photo-induite dans un autre composé métallique, le TiSe2, dont la transition de phase est connue pour se produire autour de 200 degrés Kelvin (-73,15 degrés Celsius). En associant une spectroscopie de photoémission par analyse temporelle et angulaire à une spectroscopie pompe-sonde à rayons X, les chercheurs ont mis en avant la dynamique des quasi-particules fondamentales du système sur une échelle de l'ordre de 20 fs. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la très réputée revue scientifique Nature. Jusqu'à présent, ils présentent un intérêt pour la supraconductivité et la prochaine génération de dispositifs de stockage de données, et ouvrent la voie à l'étude de nombreuses dynamiques de surface ultrarapides importantes en biologie, en chimie et en physique. La fin de ce projet sera axée sur l'application des nouvelles technologies au domaine de la femtochimie.
