ZEUS, le laser le plus puissant jamais construit, pulvérise un record absolu

Les États-Unis viennent de franchir une étape dans le domaine des hautes technologies laser avec la mise en service de ZEUS (Zettawatt-Equivalent Ultrashort Pulse Laser System), un dispositif d’une puissance exceptionnelle. Des physiciens ont récemment réalisé leur première expérience avec ce laser, le plus puissant des États-Unis et l’un des plus puissants au monde. Cet outil impressionnant ouvre la voie à des avancées significatives en physique, médecine et science des matériaux.

Le système ZEUS

ZEUS est capable de générer une puissance de 2 pétawatts (soit 2 quadrillions de watts) pendant une durée incroyablement courte de 25 quintillionièmes de seconde. À titre de comparaison, cela représente plus de 100 fois la puissance électrique mondiale concentrée en un instant. Ce laser est deux fois plus puissant que tout autre laser disponible aux États-Unis.

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Anatoly Maksimchuk, ingénieur à l’université du Michigan et responsable du développement des zones expérimentales, explique que l’objectif est d’atteindre des énergies d’électrons encore plus élevées. Pour ce faire, deux faisceaux laser distincts seront utilisés : l’un pour créer un canal de guidage, et l’autre pour accélérer les électrons à travers ce canal.

Le processus d’accélération repose sur l’interaction entre l’impulsion laser et une cellule cible contenant de l’hélium. Lorsque le laser traverse ce gaz, il génère un plasma, une sorte de « soupe » composée de particules chargées. Les électrons de ce plasma sont ensuite propulsés à des vitesses incroyables, à la manière de surfeurs portés par les vagues d’un hors-bord. 

Une montée en puissance prévue

Derrière les performances de ZEUS se cache une ingénierie de pointe. Le cœur du système repose sur un cristal de saphir dopé au titane, mesurant 18 centimètres de diamètre. Ce composant rare et complexe à fabriquer a nécessité plus de quatre années de travail. Franko Bayer, directeur du projet ZEUS, souligne d’ailleurs que « ce cristal est une pièce unique au monde ».

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Une prochaine phase d’expérimentation prévoit de porter la puissance à 3 pétawatts. Dans cette configuration, les électrons accélérés entreront en collision avec une impulsion laser venant en sens inverse. L’effet de cette rencontre sera comparable à une collision frontale sur autoroute, où la puissance perçue de l’impulsion atteindra des sommets, jusqu’à un million de fois plus élevée.

Vers des applications concrètes

Cette prouesse technologique marque une étape dans la recherche scientifique. Selon Slava Lukin, directeur du programme de physique des plasmas à la Fondation nationale des sciences (NSF), ZEUS permettra de recréer en laboratoire des phénomènes lumineux et des accélérations de particules qui se produisent dans les coins les plus extrêmes de l’Univers. Ce type de recherche pourrait révolutionner notre compréhension du cosmos.

Si l’intérêt fondamental de ZEUS réside dans la compréhension des lois de la physique à l’échelle subatomique, ses retombées pratiques sont tout aussi prometteuses. Comme l’indique le Dr Vyacheslav Lukin, superviseur du projet ZEUS à la NSF, cette installation de recherche fondamentale pourrait déboucher sur des applications variées. Parmi celles-ci figurent des techniques d’imagerie améliorées pour les tissus mous, ainsi que des avancées dans le traitement du cancer et d’autres maladies.

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« Les chercheurs qui utiliseront ZEUS repousseront les limites de la connaissance humaine de manière inédite », affirme-t-il avec enthousiasme.

Par ailleurs, regardez cette technologie militaire de pointe couler un navire en quelques secondes.