Mesurer des événements au ralenti est toujours fascinant. Et l’industrie de l’audiovisuel pour le sport l’a bien compris. Les téléspectateurs raffolent toujours de voir au ralenti des trajectoires de ballon de football filant en pleine lucarne, des balles de tennis tapant la bande du couloir avec un jet de terre battue à Roland-Garros ou des chocs impressionnants en rugby ou en boxe,  Pour observer ces événements avec une précision de la milliseconde, une caméra rapide est bien suffisante.

Pour observer des phénomènes plus courts, de la microseconde (comme une explosion ou des transmissions neuronales)  jusqu’à la nanoseconde (vitesse d’un courant électrique) on peut encore utiliser des composants électroniques.

Pour voir des phénomènes encore plus rapides (dynamiques moléculaires, dynamiques d’électron dans des transistors) on a affaire à un vrai problème  : on ne peut plus utiliser directement un capteur électronique car le détecteur est trop lent. C’est comme si on voulait utiliser les premiers appareils photos, où on devait rester immobile pendant une dizaine de seconde, pour filmer une course de voiture  : tout serait flou.

Pour palier à ce problème, on va utiliser des flashs de lumières ultracourts (femtoseconde, voire attoseconde respectivement un million et un milliard de fois plus court qu’une nanoseconde) pour étudier les phénomènes les plus rapides.

Conceptuellement, c’est assez proche de ce qu’on faire que l’image que je vous présente ici. Ainsi on arrive à reconstruire très précisément le mouvement rapide du joueur de tennis avec une succession de flash très courts. Et on sent bien qu’on aura une précision d’autant meilleur que nos flashs de lumières sont courts et très proches dans le temps.
On procède d’une manière quasi similaire pour étudier les mouvements rapides de molécules  : on lance un top départ d’une dynamique, et grâce à un flash de lumière laser ultrabref on vient observer l’état est notre molécule à un instant donnée après. En répétant cette étape pour différent délai entre le top et l’arrivée du flash, on arrive à reconstruire la dynamique d’une molécule.

Antoine Comby

Mise à jour le 22/03/2018

Auteur

Antoine Comby, doctorant au CELIA