États-Unis : ZEUS, le laser le plus puissant jamais testé, entre en scène
L'Université du Michigan a réussi à produire une impulsion laser de 2 pétawatts (2 quadrillions de watts) grâce à ZEUS, le système laser ultracourt équivalent zettawatt, devenant ainsi le laser le plus puissant des États-Unis. Cette prouesse technologique ouvre la voie à des avancées majeures en physique, imagerie médicale et exploration spatiale.
Nommé d'après le dieu grec le plus puissant, ZEUS a pulvérisé les records lors de son premier test officiel. Ce système, qui succède au laser HERCULES (300 térawatts), occupe un espace équivalent à un gymnase universitaire. Son secret ? Une chambre cible modifiée où un pulse laser interagit avec de l'hélium pour créer un plasma hautement énergétique.
Le phénomène d'accélération par sillage (wakefield acceleration) permet aux électrons d'atteindre des vitesses phénoménales. La lumière se déplaçant plus lentement dans le plasma, les électrons peuvent rattraper le faisceau laser, gagnant ainsi en énergie. Ce mécanisme sera poussé plus loin lors d'expériences prévues fin 2023.
L'expérience signature de ZEUS consistera à faire entrer en collision des électrons accélérés avec des pulses laser venant en sens inverse. Cette configuration complexe créera l'illusion d'un laser 3 pétawatts un million de fois plus puissant - d'où le terme « équivalent zettawatt » dans son nom.
Pour maîtriser cette énergie colossale, ZEUS intègre des réseaux de diffraction qui étirent le pulse infrarouge initial. Ce dispositif évite que la puissance ne disloque l'air environnant. Avec un coût de construction de seulement 16 millions de dollars, l'université qualifie cette installation de « vraie bonne affaire ».
« Les recherches fondamentales menées à ZEUS ont des applications prometteuses », explique Vyacheslav Lukin de la National Science Foundation. Parmi elles : l'amélioration de l'imagerie des tissus mous et des traitements contre le cancer. Le laser pourrait aussi aider à étudier les jets de positrons émis par les trous noirs ou le fonctionnement des sursauts gamma.
Franklin Dollar, professeur à l'Université de Californie, souligne l'avantage unique de ZEUS : « Ce n'est pas qu'un gros marteau laser, mais un système dont on peut diviser la lumière en multiples faisceaux ». Cette flexibilité, combinée à un processus de sélection rigoureux des expériences, positionne les États-Unis à l'avant-garde de la science laser haute intensité.
L'équipe a réussi à condenser des années de construction et de calibration dans un flash extraordinairement bref : les 2 pétawatts de ZEUS n'ont duré que 25 quintillionèmes de seconde. Mais chaque fraction de seconde compte pour repousser les limites de la physique moderne.
