Médaille d'or du CNRS : rencontre avec la physicienne Jacqueline Bloch, piégeuse de lumière

Jacqueline Bloch, physicienne de 59 ans, a reçu la médaille d'or du CNRS le 18 septembre 2026 pour ses travaux sur l'interaction entre la lumière et la matière. Cette distinction, la plus haute en France, récompense une carrière de plus de 30 ans dédiée à l'étude des polaritons, des particules hybrides nées du couplage entre photons (particules de lumière) et électrons dans un matériau semi-conducteur. Membre de l'Académie des sciences et enseignante à l'école Polytechnique, elle est également une figure engagée pour la recherche fondamentale et la place des femmes en science. La médaille d'or du CNRS lui a été décernée par le président de l'institution, Thierry Dauxois, qui a salué son approche collaborative et ses découvertes spectaculaires en physique et ingénierie.

Pour observer les interactions entre photons, Jacqueline Bloch utilise une technique appelée piégeage de la lumière. Dans son laboratoire du Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies de Paris-Saclay (C2N), elle confine la lumière entre deux miroirs ultra-précis, formant une cavité optique. À l'intérieur, un matériau semi-conducteur absorbe et réémet les photons, créant des polaritons : des particules hybrides où lumière et matière s'unissent. Ce phénomène permet d'observer des comportements inédits, comme des interactions entre photons, impossibles dans la nature où ces particules se croisent sans se voir. Cette méthode s'inspire d'une analogie : des personnes (photons) avec des sacs à dos (charge de lumière) dans un métro (cavité), qui, une fois entassées, interagissent entre elles.

En augmentant l'intensité de la lumière piégée, Jacqueline Bloch et son équipe ont créé des fluides quantiques : des ensembles de polaritons qui se comportent comme un fluide cohérent, obéissant aux lois de la mécanique quantique. Ces fluides permettent de simuler des phénomènes physiques à grande échelle, comme le comportement de la lumière près d'un trou noir. Les équations décrivant ces phénomènes sont similaires à celles des fluides en écoulement, comme l'eau. Par exemple, un trou noir peut être modélisé par une frontière entre une zone où l'écoulement est supersonique (le son ne peut pas remonter) et une zone subsonique. Ces maquettes de laboratoire, 10 000 à 100 000 fois plus grandes que les phénomènes réels, offrent une nouvelle façon d'étudier des systèmes complexes, comme le graphène ou les matériaux exotiques.

Les recherches de Jacqueline Bloch ont des applications concrètes en opto-électronique, un domaine qui combine lumière et électricité. Les polaritons permettent de développer des lasers aux propriétés nouvelles, comme des tourbillons de lumière quantifiés, utiles pour coder l'information de manière plus robuste et efficace. Par exemple, une preuve de concept a été réalisée pour utiliser ces tourbillons dans des dispositifs de traitement de l'information. De plus, ces travaux ouvrent des pistes pour mieux comprendre des phénomènes naturels, comme la formation du givre. En étudiant les fluctuations de la lumière émise par les polaritons, les chercheurs ont découvert des lois universelles qui régissent aussi bien les motifs des flocons de givre que la propagation du feu sur une feuille de papier.