Le système de tunnel du laser européen à rayons X à électrons libres XFEL près de Hambourg.
Un élégant, laser à rayons X souterrain qui sera dévoilé vendredi en Allemagne, de loin le plus puissant du monde, a des scientifiques dans une douzaine de domaines qui se bousculent pour entraîner son puissant faisceau sur leurs projets.
Le XFEL européen révélera et capturera en images des secrets au niveau subatomique, des percées prometteuses en médecine, la biologie, énergie, informatique et chimie.
Il cartographiera l'architecture moléculaire des virus et des cellules; rendre des instantanés tridimensionnels à l'échelle nanométrique ; et filmer les réactions chimiques au fur et à mesure qu'elles se déroulent.
Les scientifiques de la Terre devraient être capables de dupliquer et d'étudier les processus se produisant profondément à l'intérieur des planètes, y compris le nôtre.
"Le laser est le plus gros, et le plus puissant, source de rayons X jamais réalisée, " Olivier Napoly, un membre du Commissariat à l'énergie atomique qui a participé à la construction du complexe, dit à l'AFP.
Le laser européen à électrons libres de rayons X, ou XFEL, est logé dans une série de tunnels jusqu'à 38 mètres (125 pieds) sous terre près de la ville de Hambourg.
Sa pièce maîtresse est l'accélérateur linéaire supraconducteur le plus long du monde, 1,7 kilomètre (un mile), conçu pour fournir l'énergie nécessaire pour générer des flashs de rayons X un milliard de fois plus lumineux que les meilleures sources de rayonnement conventionnelles.
C'est 27, 000 flashs de rayons X par seconde, par rapport au 120/sec produit par un laser du même type au US National Accelerator Laboratory à Stanford, Californie, et 60/sec généré par un autre au Japon.
Pour les lasers à rayons X, la brillance est mesurée par le nombre de photons (particules lumineuses subatomiques sans charge électrique qui se déplacent à la vitesse de la lumière) générés à une certaine longueur d'onde de rayonnement, des rayons gamma et X de haute énergie, aux ondes infrarouges et radio de faible énergie.
L'uber-laser est "comme une caméra et un microscope qui permettront de voir plus de petits détails et de processus dans le nanomonde que jamais auparavant, " Robert Feidenhan'l, président du directoire européen de XFEL, dit à l'AFP.
Voici comment cela fonctionne :pour générer des flashs de rayons X, les faisceaux d'électrons sont d'abord accélérés à des énergies élevées proches de la vitesse de la lumière.
Vue aérienne de l'installation européenne de laser à électrons libres à rayons X XFEL, près de Hambourg, nord de l'Allemagne.
Des séquences cinématographiques
Les électrons, chargés d'énergie électrique, traversent ensuite un agencement d'aimants qui forcent les particules sur un parcours de slalom déviant.
Dans le processus, chaque électron individuel émet un rayonnement X qui devient de plus en plus amplifié.
Les électrons se rassemblent progressivement en une multitude de disques ultra-minces, leur permettant d'émettre leur lumière de manière synchronisée et de produire des images extrêmement courtes, intenses flashs de rayons X de lumière laser.
Les scientifiques travaillant dans le domaine de la médecine sont impatients de former ces flashs sur les plus petits éléments constitutifs des tissus vivants, qu'il s'agisse d'humains ou d'agents pathogènes.
Comme une machine mécanique avec des pièces mobiles, les molécules biologiques accomplissant leurs tâches respectives changent de structure. La durée ultra-courte des impulsions XFEL créera des séquences cinématographiques capables d'enregistrer ces changements comme jamais auparavant.
Dans le domaine de l'énergie, les scientifiques espèrent utiliser les lasers à haute puissance pour améliorer l'efficacité des piles solaires et à combustible.
Le XFEL de 1,5 milliard d'euros (1,7 milliard de dollars) est une version à plus grande échelle d'un plus petit, laser à électrons libres appelé FLASH, qui est utilisé depuis 2005.
Jusqu'en 2009, c'était la seule machine de son genre à produire comme un laser, rayonnement ultraviolet à ondes courtes.
Dirigé par Deutsches Elektronen-Synchrotron, le centre de recherche basé à Hambourg qui a construit FLASH, le XFEL européen est né d'un accord international signé en 2009.
Dix pays européens et la Russie se sont mobilisés avec de l'argent et/ou des ressources, et la Grande-Bretagne s'est engagée à rejoindre le consortium bientôt.
Les membres existants comprennent le Danemark, La France, Allemagne, Hongrie, Italie, Pologne, Russie, Slovaquie, Espagne, Suède et Suisse.
Développé pour la première fois en 1977, les lasers à électrons libres, c'est-à-dire que les électrons ont été séparés du noyau de leurs atomes, ont produit un faisceau d'électrons de haute énergie. Celui construit à Hambourg fonctionnait dans le spectre des rayons X.
Le XFEL européen est un laser dit de « quatrième génération » de ce type. La principale différence avec son prédécesseur de troisième génération est le passage d'un accélérateur circulaire à un accélérateur linéaire.
© 2017 AFP
