Le billet sciences du week-end, France info

Le billet sciences du week-end. Journée internationale de la lumière : les photons sous le feu des projecteurs

À l’occasion de la journée mondiale de la lumière, "Le billet sciences du week-end" fait un tour d’horizon des applications quotidiennes de la lumière.

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Voiles solaires. Vue d\'artiste de sondes utilisant le vent solaire et les photons émis par le Soleil comme moyen de propulsion.
Voiles solaires. Vue d'artiste de sondes utilisant le vent solaire et les photons émis par le Soleil comme moyen de propulsion. (D.DUCROS / LEEMAGE VIA AFP)

Le 16 mai 1960, l’ingénieur et physicien américain Theodore Maiman parvenait à faire fonctionner le tout premier laser. La journée internationale de la lumière, organisée par l’UNESCO, célèbre désormais cette avancée scientifique chaque année. Elle rappelle "le rôle que joue la lumière dans la science, la culture et l’art, l’éducation et le développement durable, et dans des domaines aussi divers que la médecine, les communications et l’énergie", souligne Audrey Azoulay, directrice générale de l’UNESCO.

Les photons, un bien commun du quotidien

La lumière est souvent visualisée comme une onde électromagnétique, mais il s’avère qu’elle a également les caractéristiques de particules d’énergie, appelées photons. Ceux-ci sont émis par un atome quand il est soumis à une stimulation, notamment thermique, générant alors un rayonnement lumineux.

Les photons sont à la base de tous les types de lumières comme celles émises par le soleil, les lampes à pétrole, les ampoules à incandescence ou à  LED, etc… Les  ondes électromagnétiques ont de nombreuses applications quotidiennes. Par exemple les ondes radios sur la bande FM, dont franceinfo ! Les micro-ondes sont utilisés pour les radars, mais aussi pour les fours du même nom. Les ultraviolets sont sources de bronzage, mais aussi de cancers en cas d’exposition excessive.

Le rayonnement lumineux pour mieux soigner

Dès la Première Guerre mondiale, la lumière sert la médecine, grâce à Marie Curie qui utilise la radiologie pour les blessures des soldats. Depuis, les technologies ont bien évolué pour permettre de mieux diagnostiquer, tout en étant moins invasif. La radiologie et le scanner utilisent encore les rayons X, l’échographie, les ultrasons, des ondes de très haute fréquence au service de la médecine. 

"On a diminué les doses de rayons X qu’il fallait pour faire des images, tout en augmentant la qualité", précise Hervé Trillaud, chef du pôle imagerie médicale au CHU de Bordeaux.

On est en train de découvrir un nouveau système de scanner, le scanner photonique. Il va nous permettre d’avoir des contrastes encore plus importants, c’est-à-dire de discriminer différents types de tissus de façon plus précise.

Hervé Trillaud, chef du pôle imagerie médicale du CHU de Bordeaux

La représentation d\'une voile solaire de l\'organisation américaine Planetary Society, avec le concept de LightSail 2, au-dessus de la Terre.
La représentation d'une voile solaire de l'organisation américaine Planetary Society, avec le concept de LightSail 2, au-dessus de la Terre. (JOSH SPRADLING / THE PLANETARY SOCIETY / AFP)

Des photons interstellaires

Le rayonnement et l’énergie photonique du Soleil pourraient même permettre à des projets fous de voir le jour dans l’espace. Des voiles solaires sont déployées et avancent  sous l’impulsion des photons émis par le Soleil. Comme une voile avec le vent, elles sont pilotables et progressent en fonction de leur inclinaison par rapport au Soleil

L’utilité scientifique de la voile solaire serait la compréhension de la force de propulsion des photons du Soleil. La voile solaire pourrait aussi être utilisée pour le ramassage de débris spatiaux, comme un filet qui récupère des déchets.

Érika Vélio, présidente de l'association U3P (Union pour la propulsion photonique)

Voile solaire près d\'une exoplanète. Vue d\'artiste d\'une sonde utilisant le vent solaire et les photons du Soleil comme moyen de propulsion.
Voile solaire près d'une exoplanète. Vue d'artiste d'une sonde utilisant le vent solaire et les photons du Soleil comme moyen de propulsion. (JOE BERGERON / LEEMAGE VIA AFP)

Le 13 août prochain, l’association U3P va fêter ses 40 ans au château du Clos Lucé, près d’Amboise, dernière résidence de Léonard de Vinci, entre autres, inventeur de son état. 

Une course Terre-Lune en voile solaire pourrait même être organisée ! Une voile nommée Light Sail 2, lancée en 2019, fait le voyage vers la Lune, sans moteur, sans carburant. Encore plus fort que le Solar Impulse de l'aéronaute Bertrand Piccard !

Vue d\'artiste des satellites d\'observation des océans, Jason-1 et Topex - Poséidon (en arrière plan) en orbite autour de la Terre. 
Vue d'artiste des satellites d'observation des océans, Jason-1 et Topex - Poséidon (en arrière plan) en orbite autour de la Terre.  (CNES/D.DUCROS / NOVAPIX / LEEMAGE VIA AFP)

Par ailleurs, les militaires américains, russes et chinois, annoncent qu’ils vont déployer en orbite, des satellites capteurs solaires qui vont transmettre à la Terre les énergies nécessaires à leurs bases, mais aussi éclairer les théâtres d’opération.

Voiles solaires. Vue d\'artiste de sondes utilisant le vent solaire et les photons émis par le Soleil comme moyen de propulsion.
Voiles solaires. Vue d'artiste de sondes utilisant le vent solaire et les photons émis par le Soleil comme moyen de propulsion. (D.DUCROS / LEEMAGE VIA AFP)