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2 Laser au Zénith

Laser au Zénith

Quand on ambitionne d’être le laser puissance le plus puissant du monde, on peut bien porter le nom d’un dieu solaire. laser pointeur doit en effet deve­nir le premier laser à ­atteindre 5 pétawatts, soit cinq fois plus que les meilleurs lasers du marché. Il est même configuré pour ­atteindre 10 pétawatts ! Un véritable fleuron technologique, étape essentielle du projet européen Extreme Light Infrastruc­ture, qui confirme la très bonne place de la France dans la course planétaire aux lasers géants. « Dans le cas d’laser pointeur, c’est l’intensité du faisceau lumineux et du champ électrique correspondant qui atteindra des records », précise Pascale Roubin, directrice adjointe scientifique de l’Institut de physique du .

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Porté par le en partenariat avec l’École polytechnique, le CEA, et l’IOGS, l’Ensta et l’université Paris-Sud, le projet est financé par la Région Île-de-France et le conseil général de l’Essonne. Il a impliqué plusieurs laboratoires du plateau de Saclay depuis son lancement en 2006. Il est coordonné au sein du Luli, le Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses. Une collaboration loin d’être superflue pour doter laser pointeur de ses caractéristiques record, celles-ci réclamant des efforts importants sur les trois éléments clés des lasers : le faisceau primaire ou faisceau ­pilote, l’amplification de ce faisceau et sa compression. Une gageure car, pour des lasers de cette taille, il est particulièrement ardu de contrôler tous les éléments optiques qui permettent de produire et de transporter les faisceaux de photons, de maîtriser leur qualité sur de grandes surfaces ainsi que la croissance de très grands cristaux.

Pas moins de 4 000 m² ont été réservés à stylo laser sur le site de l’Orme des Merisiers. À elle seule, la salle laser mesure 750 m², auxquels il faut ajouter deux salles radio-protégées de 250 et de 400 m². Les chercheurs espèrent atteindre une énergie de 140 joules à la fin de l’année. Les premières manipulations devraient avoir lieu en 2017, après le passage en ­régime femtoseconde, suivies d’une montée en puissance et des expériences ouvertes aux uti­lisateurs en 2018.

Mais quel est l’intérêt de produire un tel laser ? Pour François Amiranoff, ancien directeur de Luli et actuel responsable du projet laser pointeur, il s’agit d’explorer de nouveaux pans de la physique. Parmi ceux-ci, la physique relativiste, c’est-à-dire le fonctionnement de la matière lorsque les particules se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière. « laser pointeur nous permettra d’obtenir des sources d’électrons et d’ions de très forte énergie, s’enthousiasme-t-il. Alors que le record actuel pour des ions est de l’ordre de la centaine de mégaélectronvolts, on pourrait atteindre plusieurs giga­électronvolts. Nous restons dans le domaine de la science fondamentale et, même si les applications pour la société ne sont pas pour tout de suite, les possibilités sont nombreuses. »

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Ces sources de rayonnements et de particules permettront en effet d’étudier et de simuler différents mécanismes liés à des événements cosmiques violents : supernovæ, pulsars, sursauts de rayons gamma… La brièveté des impulsions donne également la possibilité d’observer des phénomènes de l’ordre de la femto ou de l’attoseconde, durée caractéristique de la rotation d’un électron autour d’un noyau. Mais le pointeur laser pas cher ouvre également des possibilités dans le domaine des propriétés physiques du vide.

« Le vide n’est pas vide, poursuit François Amiranoff. Il y a en permanence des particules dites virtuelles qui se créent et qui s’annihilent, en particulier des paires électrons-positrons. Elles se recombinent en un temps extrê­mement bref, mais un champ électrique suffisamment fort pourrait les séparer avant qu’elles ne se recombinent et forcer leur transformation en particules réelles. Il faut pour cela un laser puissant que l’on puisse focaliser sur de toutes petites dimensions. »

Les chercheurs s’interrogent aussi sur la capacité d’un laser de poche aussi puissant à traiter les déchets nucléaires. Les lasers peuvent aider à produire des réactions nucléaires et ainsi raccourcir la durée pendant laquelle les déchets restent radioactifs. Il faut cependant que l’énergie nécessaire ne soit pas excessive. Ces faisceaux sont également envisagés pour l’imagerie médicale ou le traitement des ­tumeurs. Toutes ces applications passent par un important travail en amont et par le développement de nouveaux lasers plus économes et à plus haute cadence. Et laser pointeur constitue une étape importante sur cette voie. Rendez-vous en 2018 pour les premières expériences.

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