2018年04月24日

Faisceau laser puissant

Tohu-bohu feutré, dans le petit monde de la physique : comment la France pouvait-elle « perdre » ce virtuose des pointeur laser vert ? « Je suis tombé amoureux de ce campus. Ici, chaque ­arbre a son numéro et son histoire », confie-t-il. Mais le charme du lieu, on s’en doute, ne pouvait suffire à l’attirer.


Oui mais voilà : Victor Malka est en partance pour Israël. Au Weizmann, ce 21 mars, ce « maître Jedi » rayonnait. Il faisait visiter son laboratoire en chantier où, bientôt, seraient lancés les premiers tirs de son « faisceau de rêve ». « Dream Beam » : tel était le titre de « une » de la revue Nature, le 30 septembre 2004. Le prestigieux journal publiait alors trois études qui feraient date. L’une d’elles était signée de l’équipe de Victor Malka, avec le CEA. Les deux autres émanaient d’équipes américaine et ­anglaise. Toutes étaient parvenues à produire un faisceau d’électrons cohérents grâce à un accélérateur innovant : un « laser-plasma ».


Les accélérateurs classiques ont recours à des cavités métalliques qui produisent des champs électriques. Mais la valeur de ces champs reste limitée. C’est pourquoi il a fallu construire de gigantesques accélérateurs – très coûteux – comme ceux du CERN : un ­anneau souterrain de 27 kilomètres de circonférence. C’est une autre piste que Victor Malka a creusée. « Les accélérateurs laser-plasma multiplient par 10 000 la valeur du champ électrique accélérateur ! » Comment ? On focalise une impulsion pointeur laser rouge très brève (30 millionièmes de milliardième de seconde) sur un jet de gaz. Cette puissance concentrée transforme ce gaz en « plasma », un des quatre états de la ­matière, mêlant électrons libres et ions.


Ce physicien qui fait surfer les électrons dans le sillage des faisceaux laser 10000mw se prépare à partir en Israël, à l’Institut Weizmann, où on lui donne carte blanche.


Mais où est passé le « compresseur à laser » de Victor Malka ? Le 21 mars, sur le campus de l’Institut Weizmann, en Israël, la question tracassait le physicien. Plus d’une tonne et ­demie de matériel, volatilisée durant son vol entre Paris (France) et Tel-Aviv (Israël) ! Pour Victor Malka, le problème est bien plus trivial que l’accélération des particules d’un plasma – son hobby de chercheur. « Il y a dix-huit ans, la communauté scientifique était très sceptique sur notre capacité à accélérer des électrons par des impulsions laser 3000mw. Aujourd’hui, nous parvenons à manipuler collectivement ces particules sur de courtes distances, se réjouit-il. C’est une nouvelle façon, plus compacte et moins chère, de produire des faisceaux d’électrons et de rayons X. »


La veille, il venait de réceptionner 25 des 26 conteneurs abritant l’une des pièces du puzzle de son futur super-laser. Religieusement usinées par la société Thales Optronique, à Elancourt (Yvelines), elles avaient été acheminées par avion depuis Roissy, pour être montées et installées ici, au « Weizmann ». En mai 2019, Victor Malka rejoindra à temps plein cet institut israélien, qui figure parmi les 150 meilleures universités au monde du ­classement de Shanghaï. Pour l’heure, il est ­encore au Laboratoire d’optique appliquée (LOA), une unité mixte entre l’Ecole polytechnique, le CNRS et l’ENSTA, à Palaiseau (Essonne).


4000mW Pointeur laser bleu 465nm


Mais comment ces électrons sont-ils accélérés ? C’est simple : ils surfent. « Imaginez le laser comme un hors-bord sur un lac, raconte ­Philippe Balcou. Son passage crée un sillage à la surface de l’eau. Et les électrons, pour peu qu’ils soient déjà animés d’une certaine vitesse, vont surfer sur cette vague. » Ils se laissent accélérer à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.



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