ASHKIN ARTHUR (1922-2020)

Le physicien américain Arthur Ashkin a reçu le prix Nobel de physique en 2018 pour ses « inventions révolutionnaires dans le domaine de la physique des lasers ».

Né le 2 septembre 1922 à New York, au sein d’une famille d’origine juive ukrainienne, Ashkin a passé sa jeunesse dans le quartier de Brooklyn, à New York. Son père, Isadore Aschkinase, émigré aux États-Unis en 1909, naturalisé et ayant américanisé son nom, gérait un laboratoire dentaire à Manhattan. En 1942, la Seconde Guerre mondiale interrompt ses études universitaires et il est affecté jusqu’en 1945 comme technicien au laboratoire d’étude des rayonnements de l’université Columbia à New York, dans le cadre du programme militaire de mise au point des radars. Il y travaille en particulier sur le développement des magnétrons, ces dispositifs générateurs de micro-ondes dont les progrès ont joué un rôle crucial dans la victoire alliée en contribuant à la mise au point des radars. Son frère aîné, Julius Ashkin (1920-1982), participe alors comme physicien nucléaire au projet Manhattan qui réalise les premières bombes atomiques.

Après avoir obtenu son bachelor en physique à Columbia en 1947, Arthur Ashkin achève ses études supérieures dans l’équipe de physique nucléaire de l’université Cornell, à Ithaca, dans l’État de New York. Ses travaux concernent principalement la mesure de l’absorption des photons de grande énergie (280 mégaélectronvolts, MeV) par divers éléments, du béryllium à l’uranium. Pour cela, il utilise le synchrotron à électrons récemment construit à Cornell. Les électrons accélérés jusqu’à 320 MeV rayonnent naturellement des photons dont on détecte le passage avant et après qu’ils traversent une chambre de 75 centimètres de longueur où différents « absorbeurs » sont placés. La nouveauté de l’expérience est la réalisation et l’utilisation par Ashkin et son directeur de thèse d’un spectromètre capable de détecter les paires électron-positron dans lesquelles se matérialisent parfois des photons. Les résultats obtenus, qui se révèlent en accord avec les prédictions théoriques obtenues dans les années 1930 par les pionniers de l’électrodynamique quantique, lui permettent de soutenir sa thèse de doctorat en 1952. Il passe alors du domaine de la physique nucléaire à l’optique en rejoignant les laboratoires Bell de l’AT&T (American Telephone and Telegraph Company), installés depuis 1925 à Holmdel dans le New Jersey. C’est dans ce célèbre centre de recherche qu’ont été inventés le transistor (en 1947) et de nombreux autres dispositifs électroniques. Ashkin y fera toute sa carrière jusqu’à sa retraite, en 1992.

Ashkin s’intéresse d’abord à la physique des faisceaux d’électrons ainsi qu’à la théorie et à la conception d’amplificateurs paramétriques. En même temps que de nombreuses publications scientifiques en physique appliquée, il dépose plusieurs brevets pour des instruments optiques ou électroniques tels qu’un nouveau type de tube à ondes progressives ou des amplificateurs à bas bruit pour les klystrons, ces tubes à vide dont les cavités résonantes amplifient les micro-ondes. En 1961, Ashkin oriente ses travaux vers l’étude des lasers, ces « masers optiques » récemment inventés et rapidement devenus l’objet de nombreuses recherches aux laboratoires Bell comme dans bien d’autres endroits. En 1963, il est nommé directeur du département de physique des lasers, poste qu’il occupera pendant vingt-cinq ans sans que ces fonctions administratives ralentissent sa fécondité scientifique et technique. Il invente alors plusieurs procédés reliés en particulier à l’utilisation de jonctions semi-conductrices pour la modulation de faisceaux lumineux ou à la stabilisation des amplificateurs des lasers.

À la fin des années 1960, il se passionne pour le défi que présente le[...]