Les Etats-Unis ont dévoilé un nouveau laser avec une énergie équivalente à 1 million de centrales nucléaires.
Les physiciens du SLAC National Accelerator Laboratory ont annoncé avoir réussi à créer un faisceau laser d’une puissance d’un pétawatt. Un exploit qui n’a que peu été réalisé dans l’Histoire (voir à la fin de l’article). Dans l’avenir, de tels lasers pourraient être utilisés comme sources lumineuses ultra-intenses ou pour sonder la nature du vide quantique.
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Les scientifiques américains dévoilent au monde un laser d’une puissance inédite de 1 pétawatt soit un million de milliards de watts
Imaginez l’énergie de 1 million de centrales nucléaires concentrée dans une impulsion laser. C’est exactement ce que l’expérience a produit, bien que cette énergie n’ait duré qu’une quadrillionième de seconde. Avec un faisceau de 1 pétawatt (un million de gigawatts), il devient possible de reproduire les conditions extrêmes régnant au cœur de planètes, ou encore de provoquer la matérialisation de paires particule-antiparticule à partir du vide quantique.
Les chercheurs, dirigés par le physicien Claudio Emma, ont utilisé un accélérateur de particules pour générer ce faisceau électronique ultra-puissant.
Une technique inspirée du flipper
L’expérience a fonctionné selon un principe similaire à un flipper en mode multi-bille, mais à l’échelle des électrons. Ces derniers ont été propulsés à près de la vitesse de la lumière à l’aide d’ondes radio dans une chambre à vide.
En traversant un champ magnétique, leur trajectoire a été déviée. Les particules à basse énergie suivant un parcours plus incurvé, tandis que celles à haute énergie ont “sauté” par-dessus ces courbes.
En comprimant le paquet d’électrons à l’aide d’une structure en chicane (à la manière d’un couloir de flipper qui oblige la bille à zigzaguer), les scientifiques ont pu les regrouper de manière très précise.
Un faisceau sculpté au laser
Après cette compression, les électrons ont traversé un aimant ondulateur, une structure contenant des rangées d’aimants dipolaires qui créent un champ magnétique alterné. Cela a fait “onduler” les électrons, leur permettant d’absorber de l’énergie d’un laser externe.
Cette interaction a créé une impulsion ultra-énergétique, bien plus intense que tout ce qui avait été observé auparavant. L’expérience a ensuite répété ce processus sur plusieurs sections, en alternant phases d’accélération et de compression, ce qui a généré Un faisceau électronique de 100 kiloampères, une puissance colossale !
Vers des faisceaux encore plus puissants
Claudio Emma et son équipe ne comptent pas s’arrêter là. “Nous avons généré des faisceaux de 100 kiloampères, maintenant l’objectif est d’atteindre 1 mégaampère”, a-t-il déclaré.
De tels faisceaux pourraient être utilisés pour :
- Servir de sources lumineuses ultra-intenses pour l’imagerie scientifique.
- Explorer le vide quantique en extrayant des particules directement de l’espace vide.
- Etudier les interactions de la matière sous des conditions extrêmes, comme celles rencontrées à l’intérieur des étoiles.
Le plus puissant laser du monde est-il français ?
De réputation, le laser le plus puissant au monde actuellement est Apollon, situé en France, près de Paris. Il atteint une puissance-crête de 10 pétawatts (PW), soit 10 millions de milliards de watts. Cette puissance est concentrée dans des impulsions ultra-courtes de l’ordre de 15 femtosecondes (15 millionièmes de milliardième de seconde). Apollon est utilisé pour des recherches scientifiques avancées, notamment en physique fondamentale, et permet d’étudier des phénomènes extrêmes comme l’accélération de particules ou la génération de rayonnements X et gamma.
Il existe d’autres lasers de ce type dans le monde comme le Laser ELI-NP en Roumanie (développé par le français Thales), également capable d’atteindre 10 PW, et d’autres projets sont en cours avec des puissances similaires, notamment en Chine, au Japon et aux Etats-Unis.
Source :
Experimental Generation of Extreme Electron Beams for Advanced Accelerator Applications
Emma, N. Majernik, K. K. Swanson, R. Ariniello, S. Gessner, R. Hessami, M. J. Hogan, A. Knetsch, K. A. Larsen et al.
Phys. Rev. Lett. 134, 085001 – Published 27/02/2025
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.085001
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