ZEUS, le laser surpuissant qui ouvre les portes du futur
Les physiciens ont réalisé leur première expérience avec ZEUS, le laser le plus puissant des États-Unis et l'un des plus performants au monde. Ce projet promet des avancées majeures en physique, médecine et science des matériaux.
Le système laser ZEUS (Zetawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System) a délivré une impulsion de 2 pétawatts (2 quadrillions de watts), soit plus de 100 fois la production électrique mondiale, pendant seulement 25 quintillionièmes de seconde. Cette puissance de crête est le double de celle de tout autre laser aux États-Unis.
« C'est une étape cruciale qui pourrait nous permettre de mieux comprendre l'univers en recréant certains des phénomènes d'accélération de particules et de lumière les plus énergétiques dans un cadre universitaire », explique le Dr Slava Lukin, directeur du programme de physique des plasmas de la National Science Foundation américaine.
Parmi les applications potentielles figurent la médecine, la sécurité nationale, la physique quantique et la science des matériaux et des plasmas. « Notre objectif est d'atteindre des énergies d'électrons plus élevées en utilisant deux faisceaux laser distincts », précise le Dr Anatoly Maksimchuk, ingénieur à l'Université du Michigan.
L'accélération est obtenue en dirigeant l'impulsion laser vers une cellule cible remplie d'hélium. Le passage du faisceau à travers le gaz produit un plasma, une « soupe » de particules chargées. Les électrons sont alors entraînés et accélérés, comme un wakeboarder derrière un bateau.
Chaque impulsion mesure environ 30 cm de diamètre et un mètre de longueur. Une expérience à 3 pétawatts est prévue plus tard cette année. Les électrons accélérés entreront en collision frontale avec des impulsions laser venant en sens inverse, amplifiant la puissance perçue du faisceau.
Le laser repose sur un cristal de saphir de 18 cm dopé au titane. « Le cristal que nous recevrons cet été nous permettra d'atteindre 3 pétawatts », explique le Dr Franko Bayer, chef de projet ZEUS. « Seuls quelques exemplaires de cette taille existent dans le monde. »
« La recherche fondamentale menée avec ZEUS aura de nombreuses applications », souligne le Dr Vyacheslav Lukin de la NSF. Cela inclut l'amélioration de l'imagerie médicale et des technologies de traitement du cancer. « ZEUS repoussera les frontières de la connaissance humaine. »
