Les processus de diffusion – qu’il s’agisse de chaleur, de particules ou d’ondes – décrivent la dispersion progressive d’une perturbation initialement localisée dans un milieu complexe. Ce type de comportement est généralement associé à une perte d’information sur l’état initial et à une rupture de la symétrie par renversement du temps.
Pourtant, les lois fondamentales restent réversibles à l’échelle microscopique. C’est en s’appuyant sur une expérience fondée sur cette symétrie que des chercheurs de l’Institut Langevin, en collaboration avec des chercheurs du LPMMC (Université de Grenoble Alpes, CNRS) et de l’Université de la República (Montevideo), sont parvenus à mesurer avec précision la diffusion des ondes ultrasonores dans un milieu fortement diffusant : une suspension dense de particules. Le dispositif repose sur un unique capteur piézoélectrique enfoui au cœur de la suspension, jouant le rôle de Miroir à Retournement Temporel (MRT). Lorsqu’un signal est émis depuis l’extérieur par un élément d’un réseau de transducteurs piézo-électriques, le MRT enregistre l’onde ultrasonore avant de la renvoyer dans une chronologie inversée.
Figure : Montage expérimental (à gauche) et exemples de focalisation par retournement temporel (à droite). Une fenêtre (en rouge) est sélectionnée dans le signal diffusé, retournée temporellement et réémise par le Miroir à Retournement Temporel (TRM). L’onde résultante est focalisée dans l’espace et dans le temps. L’évolution de la tache focale en fonction du temps donne accès au coefficient de diffusion des ultrasons dans la suspension granulaire.
L’onde revit les étapes antérieures de sa vie et se reconcentre précisément à son point d’origine. En étudiant la forme de cette focalisation au fil du temps, les chercheurs ont été capables d’extraire le coefficient de diffusion des ultrasons. Cette méthode met en lumière une propriété étonnante : le retournement temporel des ondes permet d’accéder à des dynamiques diffusives, réputées irréversibles.
Référence :
Time-reversal inside a granular suspension to probe ultrasound diffusion
Physical Review Research 7, 023291 (2025)
Yamil Abraham, Bart A. van Tiggelen, Nicolas Benech, Carlos Negreira, Xiaoping Jia, Arnaud Tourin
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