Depuis son introduction dans le film de 1977 "Star Wars, " l'étoile de la mort est restée l'une des figures les plus emblématiques de la science-fiction. L'image de la destruction d'Alderaan aux mains du superlaser de l'étoile de la mort est gravée dans la mémoire de millions de fans.

Les scientifiques et les experts laser ont soutenu que ce superbe faisceau ne pourrait jamais fonctionner en raison des propriétés des lasers - la théorie dit que plutôt que de converger et de combiner leur énergie, les faisceaux ne feraient que se traverser.

C'était vrai, jusqu'à maintenant. Une équipe de chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a ajouté un plasma - un mélange chargé d'ions et d'électrons libres - au concept et a réussi à combiner plusieurs lasers séparés en un superbe faisceau. Ce travail a été récemment publié dans Physique de la nature , et est une prochaine étape dans l'histoire de 50 ans de leadership de LLNL dans la recherche et le développement laser.

Bien que ce superbeam ne soit pas aussi "super" que celui décrit dans la science-fiction, il s'agit d'une réalisation importante - pour la première fois, neuf des 192 faisceaux laser du National Ignition Facility (NIF) ont été combinés pour produire une impulsion de lumière dirigée qui était près de quatre fois l'énergie de n'importe lequel des faisceaux individuels. En s'appuyant sur l'expertise de LLNL en recherche et développement optique, l'équipe a utilisé une optique plasma conçue par Livermore pour combiner les faisceaux et produire cette première démonstration du genre.

Dans certaines configurations expérimentales, les cibles ne peuvent être pilotées que par un seul faisceau. Chaque faisceau a une limite sur la quantité d'énergie qu'il peut fournir. En combinant plusieurs faisceaux en un seul, Le combinateur de faisceaux de plasma de LLNL peut dépasser cette limite et pousser ces expériences dans de nouveaux régimes physiques. Les faisceaux à haute énergie et fluence devraient faire progresser une gamme d'applications, notamment des sources de rayons X avancées et des études de la physique à des intensités extrêmes.

"Dans les systèmes laser à haute énergie, qui utilisent des optiques solides conventionnelles, la fluence maximale (densité d'énergie) est limitée par l'endommagement du matériau, " a déclaré Robert Kirkwood, l'auteur principal de l'article et le responsable programmatique de la campagne. "Parce qu'un plasma est intrinsèquement un matériau à haute densité énergétique, vous ne le détruisez pas. Il peut gérer des intensités optiques extrêmement élevées."

« La combinaison de faisceaux a récemment été réalisée avec des lasers à solide, mais était limité par l'optique standard typique, " a ajouté Scott Wilks, co-auteur et l'un des concepteurs de la campagne. "A cause de cette optique plasma, nous pouvons mettre une énorme quantité d'énergie dans un espace et un temps très petits - une énergie sérieuse, dans un faisceau (focalisé) bien collimaté."

La recherche et le développement du laser s'orientent vers de nouveaux régimes de puissance et d'énergie, qui sont limités par les optiques à semi-conducteurs conventionnelles. Cependant, l'utilisation d'une optique plasma peut sembler contre-intuitive.

"Le plasma est généralement mauvais pour les lasers - c'est le fléau de notre existence. L'équipe a renversé cela et exploite intentionnellement les plasmas pour un bénéfice, " dit Brent Blue, co-auteur et gestionnaire de programme pour les applications de sécurité nationale au NIF.

Le plasma crée généralement des instabilités lorsqu'il est combiné à des faisceaux laser intenses. Cependant, en contrôlant une instabilité qui provoque le transfert d'énergie lorsque les faisceaux se croisent, les chercheurs ont pu combiner l'énergie de plusieurs faisceaux en un seul faisceau puissant.

"Nous savons que le plasma peut dévier la lumière et changer la direction du flux d'énergie, mais il a été difficile de le faire d'une manière très précise, " a déclaré Kirkwood. " Ici, nous avons montré que nous pouvons contrôler les instabilités optiques dans le plasma de sorte qu'au lieu de diffuser l'énergie au hasard, ils le placent où nous le voulons et le font avec une bonne collimation et une haute intensité, produisant un faisceau lumineux qui peut être délivré à une autre cible. Nous pouvons maintenant contrôler et prédire ce que fait le plasma, assez précisément."

La transition vers un nouveau matériau optique avec un seuil de dommages beaucoup plus élevé que tout ce qui était utilisé auparavant ouvre la porte à des intensités et des énergies plus élevées. Avoir hâte de, l'équipe prévoit d'étendre l'expérience dans l'espoir de combiner jusqu'à 20 faisceaux en un seul.