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Financé au titre de: FP7-IDEAS-ERC

TRANSFORM OPTICS: Comment devenir invisible: l'aspect scientifique de la fiction

L'idée de l'invisibilité fait un peu penser à de la science-fiction: mais la recherche actuelle pourrait-elle transformer cette fiction en réalité? L'ambition du professeur Leonhard, dont le projet de recherche est subventionné par le CER, est de relever les liens entre des concepts de théorie abstraite, issus de la géométrie et de la relativité, et leurs implications pratiques dans des domaines allant des matériaux à la photonique. Il présentera cette recherche au public le 1er décembre, lors de l'évènement TEDx à Bruxelles.
TRANSFORM OPTICS: Comment devenir invisible: l'aspect scientifique de la fiction
L'idée à l'origine de la science de l'invisibilité semble venir d'un monde imaginaire très éloigné de celui des laboratoires scientifiques. Et pourtant, les outils utilisés pour l'étudier ne sont pas de nature complexe. Le professeur Leonhardt explore les aspects pratiques de l'invisibilité: en s'appuyant sur une technologie optique de pointe qui a aussi de profondes implications dans la théorie de la relativité.

La science au quotidien

Cette recherche se fonde sur la relation entre la géométrie et l'optique: en explorant par exemple la courbure de l'espace/temps. Ce type de physique à fort impact peut sembler éloigné de la vie quotidienne alors qu'en fait la même physique régit l'optique des verres grossissants ou le déplacement d'objets dans l'eau. Le meilleur moyen de décrire ce processus est de penser à un poisson dans un aquarium. Nous voyons le poisson à un endroit différent de celui où il se trouve réellement parce que l'eau renvoie une image déformée. Notre perception de l'espace est donc modifiée par l'eau car notre perception est créée par la façon dont la lumière perçoit l'espace modifié.
L'équipe de recherche teste cette distinction en la poussant à l'extrême afin de voir ses limites et si elle peut mener au développement d'idées nouvelles et intrigantes.

Les fondements de la science

Les mystères de l'optique intéressent les scientifiques depuis plus d'un millier d'années. Ils ont inspiré la recherche dans ce que les nouvelles technologies pouvaient nous apprendre sur l'intersection entre la physique et l'optique. Au-delà de cette exploration théorique, le professeur Leonhardt essaie de relever les applications pratiques potentielles: par exemple dans la netteté et la résolution des techniques d'imagerie, et les implications relatives à la physique quantique. Les forces agissant dans un vide quantique sont d'un intérêt particulier pour ce projet. Bien que ces concepts semblent abstraits, le professeur Leonhardt explique que le vide est quelque chose que nous expérimentons au quotidien: «Ces forces font qu'un ticket de parking reste collé sur un pare-brise. Les deux surfaces sont électriquement neutres et pourtant elles s'attirent mutuellement. Les forces sont particulièrement importantes dans les dispositifs micromécaniques où elles peuvent provoquer le blocage de certaines pièces. Nos travaux devraient contribuer au développement de dispositifs sans friction. Le vide quantique est aussi ce qui influence le comportement des particules à l'horizon des évènements, mais seulement à une échelle cosmologique. Cette recherche pourrait lever le voile sur les mystères de l'énergie noire, la force répulsive qui pousse l'Univers, mais au sujet de laquelle nos connaissances sont limitées».

L'attrait de l'optique

La ligne de recherche actuelle du professeur Leonhardt a commencé il y a quinze ans, quand il donnait des cours sur le thème général de la relativité en tant que conférencier. Les détails de ce thème étaient méconnus et cela l'a incité à réfléchir à la façon de communiquer plus clairement à ce sujet et d'explorer les liens entre ce qu'il enseignait et ses connaissances dans le domaine de l'optique.

Ce projet devrait élargir notre compréhension du monde, à notre niveau comme à l'échelle cosmologique. Le professeur Leonhardt fait remarquer que l'engagement du CER à financer la recherche exploratoire signifie que «des idées qui pourraient sembler farfelues peuvent aboutir à un projet. Car si elles sont justes, elles doivent être prises au sérieux, quel que soit leur degré d'étrangeté. L'important, c'est ce qu'elles nous apprennent».

Le monde au-delà du laboratoire

La recherche du professeur Leonhardt est hautement imaginative, mais les outils en soi ne sont pas particulièrement techniques. Il pense que c'est la raison pour laquelle il a séduit le public TEDx. Il affirme que le public peut être «pris de passion par la recherche exploratoire sans même la désigner comme telle. Il peut alors comprendre que ce type de recherche prend du temps. Nous n'avons pas toujours besoin de penser en termes d'applications quoique, bien entendu, celles-ci peuvent apparaître et apparaissent effectivement pendant les travaux de recherche. Si nous ne soutenons pas la recherche exploratoire, nous continuerons simplement à affiner les technologies existantes. Nous pourrions même être à court d'idées».

À propos de l'évènement TEDx, le professeur Leonhardt insiste sur le fait que ces évènements de diffusion sont essentiels car la science est «financée par des fonds publics et qu'à ce titre le public est en droit de savoir à quoi sert l'argent, qu'il n'est pas gaspillé et qu'il produit des idées et applications intéressantes».

Le financement du CER cible la recherche individuelle, une orientation qui, selon le professeur Leonhardt, est parfaitement adaptée à la génération d'idées. La flexibilité stimule le type de science où, par définition, vous ne connaissez pas les réponses d'avance. Également inspiré par le rapport entre la littérature imaginative, les sciences et la musique, il compare son domaine scientifique à un orchestre «où le chef d'orchestre et les divers musiciens sont nécessaires pour exécuter le morceau».

Allez écouter le professeur Leonhardt le 1er décembre à 14h15 (BOZAR, Salle Henry Le Boeuf).

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Mots-clés

TRANSFORM OPTICS, invisibilité, photonique, optique, vide quantique