Estirar escalas de tiempo para explorar eventos extremos en la naturaleza parecía imposible, sin embargo, esta hazaña ahora es concebible gracias a un equipo del Institut FEMTO-ST (CNRS / UFC / UTBM / ENSMM), que utilizó una técnica de medición innovadora que permitió la captura de dichos eventos en tiempo real. Esta tecnica, que se aplica actualmente en el campo de la fotónica, podría ayudar a predecir eventos de olas no autorizadas en la superficie del océano, junto con otros fenómenos naturales extremos. Esta investigación, que se llevó a cabo en colaboración con equipos de Finlandia, Irlanda, y canadá, será publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 19 de diciembre 2016.

La inestabilidad y el caos en los sistemas físicos son fenómenos naturales aleatorios que generalmente son muy sensibles a las fluctuaciones en las condiciones iniciales. por pequeños que sean. Para comprender estos fenómenos complejos y omnipresentes en la naturaleza, Los investigadores realizaron recientemente experimentos que involucran la propagación de ondas de luz, y que conduce a la formación de pulsos ultrarrápidos en una escala de tiempo de picosegundos (una millonésima de millonésima de segundo). El estudio de tales fenómenos en óptica ofrece la ventaja de tener lugar en escalas de tiempo muy breves, lo que permite medir una muestra representativa de eventos y caracterizar de manera confiable sus propiedades estadísticas. Aunque han ayudado a mejorar la comprensión de la dinámica relacionada con los eventos extremos, Sin embargo, hasta ahora estos estudios se han realizado de forma indirecta, debido al tiempo de respuesta de los detectores de corriente, que son demasiado lentos para capturar estos eventos raros.

Experimentos recientes llevados a cabo en el Institut Femto-ST de Besançon han permitido superar esta limitación. Basado en el principio de una lente de tiempo, que alarga la escala de tiempo en un factor de 100 mientras aumenta la resolución, este nuevo método ha permitido a los investigadores observar pulsos de luz gigantes en tiempo real, con una intensidad 1, 000 veces mayor que el de las fluctuaciones iniciales de la fuente de luz, un láser. Para hacerlo utilizaron un efecto mariposa conocido en óptica como inestabilidad de modulación, que magnifica el ruido microscópico intrínsecamente presente en un rayo láser que viaja a lo largo de la fibra óptica de telecomunicaciones.

El alcance de estos resultados va mucho más allá del campo de la fotónica, Dado que este tipo de ruido de fondo generalmente se considera uno de los posibles mecanismos detrás de las olas destructivas que aparecen repentinamente en la superficie de los océanos, y también se cree que está presente en otros sistemas como la dinámica del plasma en el Universo temprano. La capacidad de ampliar las escalas de tiempo en óptica abre un nuevo camino para la exploración y comprensión de numerosos sistemas naturales para los que sigue siendo bastante difícil estudiar directamente las inestabilidades. y así obtener muestras estadísticas fiables.