Faits marquants scientifiques 2023

La spectroscopie utilise largement les effets de polarisation de la lumière pour explorer la structure électronique d'atomes, molécules ou de solides. En particulier une polarisation circulaire indique que la lumière porte un moment angulaire de spin (MAS) non nul, permettant les spectroscopies de dichroïsme circulaire. Un autre mode de polarisation, où le front d'onde est en rotation, est défini par son moment angulaire orbital (MAO). Ces deux moments angulaires (MAS et MAO) portés par les photons sont quantifiés par valeurs entières.

De façon étonnante, il a été récemment établi qu’on peut définir d’autres types de moment angulaire pour les faisceaux de lumière, tout aussi valides. Certains faisceaux, dont la polarisation est topologiquement équivalente à un ruban de Möbius (avec une périodicité d'une double rotation du front d'onde pour retrouver la situation initiale), portent ainsi un moment angulaire généralisé (MAG = MAO+1/2 MAS) quantifié par valeurs demi-entières : 1/2, 3/2, etc.

Ici, des expériences, menée par l'équipe ATTO du LIDYL et leurs collègues, montrent que le MAG peut être transféré à des harmoniques d'ordre élevé, et que les harmoniques conservent la topologie exotique du champ générateur. Ces travaux ouvrent de nouvelles possibilités en spectroscopie atomique et moléculaire, en particulier pour l'étude d’objets chiraux.