Une équipe de recherche dirigée par des physiciens du LMU Munich rapporte une avancée significative dans l'accélération des particules par laser. En utilisant de minuscules billes de plastique comme cibles, ils ont produit des paquets de protons qui possèdent des caractéristiques uniques, ouvrant de nouvelles opportunités pour de futures études.

Dans leurs expériences, une équipe dirigée par des physiciens du LMU Munich a tiré une puissante impulsion laser sur une sphère en plastique de la taille d'un micromètre, faire exploser un tas de protons de la cible et les accélérer à des vitesses approchant la vitesse de la lumière. La distribution de vitesse résultante est beaucoup plus étroite que celle obtenue lorsque des feuilles métalliques minces sont utilisées comme cibles. Le physicien présente maintenant ses résultats de recherche dans la revue scientifique Communication Nature

Ces dernières années ont vu des avancées remarquables dans le développement d'une nouvelle approche de l'accélération des particules subatomiques. Cette stratégie utilise les champs électriques intenses associés aux impulsions, des faisceaux laser à haute énergie pour accélérer les électrons et les protons à des vitesses « relativistes » (c'est-à-dire des vitesses approchant celles de la lumière). Jusqu'ici, le tir laser a généralement été dirigé sur une mince feuille métallique, générer et accélérer un plasma d'électrons libres et d'ions chargés positivement. Les physiciens du LMU ont désormais remplacé la cible en aluminium par une microsphère en plastique d'un diamètre d'un millionième de mètre. Ces billes sont si petites qu'elles ne peuvent pas être positionnées de manière stable par des moyens mécaniques. Au lieu, les chercheurs utilisent un champ électrique pour faire léviter la particule cible. En utilisant un circuit de rétroaction, le bourrelet en lévitation peut être piégé avec une précision suffisante pour s'assurer qu'il ne dérive pas de l'axe du faisceau. Le piège électromagnétique a été conçu et construit au Département de Physique Médicale du LMU.

"L'approche de base est analogue aux collisions entre boules de billard. Dans notre expérience, l'une des boules est faite de lumière et l'autre est notre petite cible en lévitation, " explique Peter Hilz, qui a mené les expériences. Cette nouvelle approche de la génération de faisceaux de protons permettra de réaliser des expériences qui étaient jusqu'à présent hors de portée.