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Le laser le plus puissant du monde, 10 millions de milliards de watts pour faire des expériences de physique en conditions extrêmes

L’un des maillons de la chaîne qui permet d’augmenter l’énergie du plus puissant laser du monde, au laboratoire européen ELI-NP, près de Bucarest, en Roumanie.

Trois… deux… un… feu !

Rien ne semble s’être passé. Aucun bruit dans la pièce. Pourtant, le tir est réussi, comme en témoigne un écran noir de la salle de contrôle brusquement marqué d’une tache grise, parfaitement circulaire.

En guise de tir, il s’agit de l’émission de lumière laser la plus puissante du monde. Dix pétawatts (PW), soit 10 millions de milliards de watts, soit encore un dixième de la puissance reçue sur Terre et émanant du Soleil. Ou six millions de fois plus qu’un réacteur EPR… Mais si la salle de contrôle n’a pas tremblé, c’est que cette puissance est délivrée pendant un temps très court, environ 25 femtosecondes, ou 25 millionièmes de milliardièmes de seconde et sur trois micromètres de large.

Ce « dragon » cracheur de feu se terre dans un hall de 2 400 mètres carrés de l’Infrastructure en lumière extrême (Extreme Light Infrastructure, ELI), à Magurele, à dix kilomètres au sud de Bucarest (Roumanie), près d’un centre de recherche nucléaire, qui a longtemps hébergé un réacteur soviétique. Il a, en fait, plusieurs têtes, deux crachant 10 PW (une fois par minute au maximum), deux autres 1 PW (une fois par seconde) et deux encore 100 térawatts (TW) (dix fois par seconde). Développé et construit par l’entreprise française Thales, il a coûté environ un tiers des 320 millions d’euros nécessaires pour la construction du laboratoire, financé à 80 % par l’Union européenne (UE) et le reste par la Roumanie. Il a aussi deux « frères » en Hongrie et en République tchèque (qui n’ont pas été construits par Thales), moins puissants, mais nés de la même volonté de l’UE d’installer de telles infrastructures de pointe dans des pays moins riches scientifiquement pour aider à leur développement.

Pour fêter en avance l’anniversaire du premier tir à 10 PW sur une cible solide, le 13 avril 2023, Thales avait invité des journalistes à découvrir les entrailles de ce bijou de technologie, dont l’utilité n’est pas de remplacer le Soleil ou les centrales nucléaires, mais de réaliser des expériences de physique en conditions extrêmes, qui donnent son suffixe, NP, pour Nuclear Physics, à ELI. Chaque année, une quinzaine sont réalisées pendant environ un mois.

Le rêve de faire « bouillir le vide »

« En éclairant des gaz, nous nous approchons de certaines conditions astrophysiques », explique Domenico Doria, responsable des chambres d’expériences d’ELI-NP, au milieu desquelles trônent des conteneurs métalliques argentés où règne le vide et où gaz ou solides seront pulvérisés pour créer des plasmas ou soupes de particules.

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