On aurait du mal à le deviner depuis l’extérieur, mais dans un coin de l’université du Michigan, un monstre technologique vient de franchir un cap. Le laser ZEUS (pour « Zettawatt Equivalent Ultrashort laser pulse System ») a envoyé son tout premier tir à 2 petawatts, ce qui représente deux millions de milliards de watts. À titre de comparaison, c’est comme si toute l’électricité produite sur Terre était concentrée dans un éclair qui dure… 25 quintillionièmes de seconde. Oui, c’est aussi bref que ça.
Un rayon lumineux plus puissant que tout le reste
Mais ce n’est pas la durée qui compte ici, c’est l’intensité. « Ce tir ouvre la voie à plein d’expériences jamais tentées jusqu’ici aux États-Unis », explique Karl Krushelnick, qui pilote le centre où ZEUS est installé. Ce laser géant est accessible aux chercheurs du monde entier : ils peuvent soumettre leurs idées d’expériences et, si elles sont jugées prometteuses, venir les tester sur place.
Parmi les premiers à s’en servir : Franklin Dollar, de l’université de Californie à Irvine. Lui et son équipe veulent produire des faisceaux d’électrons aussi puissants que ceux créés par les énormes accélérateurs de particules — mais en bien plus compact. ZEUS pourrait atteindre 5 à 10 fois plus d’énergie que ce qu’il a déjà généré. Le tout grâce à une méthode appelée « wakefield acceleration », où les électrons « surfent » sur une vague de plasma, comme s’ils étaient tractés par un hors-bord à grande vitesse.
Le cœur de cette puissance, c’est un rayon infrarouge qui traverse une série de lentilles et de chambres sous vide, jusqu’à être compressé à une largeur de moins d’un micron. Tout ça pour concentrer un max d’énergie sur une toute petite zone. Et pour la suite, ZEUS va encore monter en puissance : un cristal de saphir (dopé au titane et fabriqué en plus de quatre ans) va bientôt être installé pour faire grimper le laser à 3 petawatts. Ce composant fait près de 18 centimètres de diamètre et il n’en existe que quelques-uns dans le monde.
Depuis son lancement officiel en octobre 2023, ZEUS a déjà accueilli 11 expériences, impliquant 58 chercheurs venus de 22 institutions. Et il a encore du jus sous le capot. À terme, le laser servira à explorer la physique extrême, mais aussi à développer de nouvelles techniques d’imagerie médicale ou à mieux comprendre les matériaux. Autrement dit, un vrai couteau suisse pour scientifiques curieux.
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