Après que trois scientifiques ont remporté le prix Nobel de physique mardi pour des découvertes révolutionnaires exploitant la puissance des lasers, voici quelques faits de base sur leurs recherches.

Qu'est-ce qu'un laser ?

Les lasers sont une source de lumière, comme des torches, mais avec des propriétés spéciales, selon Ian Musgrave, le leader du groupe Vulcan Laser au Central Laser Facility du Royaume-Uni.

Normalement, lorsque la lumière sort d'une torche, elle se répand - il l'a comparé à des enfants quittant l'école dans des directions différentes et portant des manteaux différents.

Mais un laser concentre la lumière, il a dit, comme si tous les enfants étaient obligés de marcher au pas serré en portant le même uniforme.

La différence vient de la cavité utilisée pour piéger et conditionner la lumière avant son émission, ainsi que la façon dont la lumière est générée, il ajouta.

C'est pourquoi l'Académie royale des sciences de Suède a salué les lauréats du prix Nobel de mardi comme fabriquant des "outils faits de lumière".

Qu'est-ce qu'une pince à épiler optique ?

Arthur Ashkin des États-Unis a reçu le prix Nobel pour avoir inventé la pince à épiler optique, qui utilisent la pression de rayonnement d'un minuscule faisceau de lumière focalisé pour piéger de très petits objets.

Sa pince à épiler permet aux chercheurs d'attraper, couper et déplacer les choses sans que rien ne les touche, qui a donné lieu à d'innombrables applications dans de nombreux domaines de la science et de la médecine.

Par exemple, ils ont été utilisés pour piéger une goutte d'eau pour étudier comment ils se comportent lorsqu'ils sont dans un nuage, ou prenez les gouttelettes d'un inhalateur pour l'asthme pour savoir comment mieux les disperser dans les poumons, dit Musgrave.

Que sont les impulsions optiques ?

Les scientifiques ont toujours poussé à créer des lasers plus puissants, mais au milieu des années 80, ils se sont heurtés à un mur :ils ne pouvaient pas augmenter la puissance sans détruire ce qui amplifiait le faisceau.

Puis Donna Strickland du Canada et le Français Gerard Mourou, qui a également partagé le prix Nobel de mardi, a inventé une technique appelée amplification d'impulsions chirpées, qui permettent aux scientifiques de continuer à augmenter la puissance tout en gardant l'intensité sûre.

Il fonctionne en étirant une impulsion laser ultra-courte dans le temps, l'amplifier, et en le serrant à nouveau, créant les impulsions laser les plus courtes et les plus intenses que le monde ait jamais vues.

L'utilisation la plus courante de cette percée jusqu'à présent est la chirurgie oculaire corrective.

Mais cela a également ouvert la voie aux scientifiques pour continuer à repousser les limites de la puissance laser, Musgrave a dit, leur permettant de créer des conditions extrêmes pour comprendre comment les champs magnétiques sont générés dans l'espace et à quoi cela ressemble à l'intérieur du noyau d'une planète.

Les impulsions sont aussi maintenant si rapides - aussi rapides qu'une centaine d'attosecondes, un milliardième de milliardième de seconde, ils ont révélé les secrets des électrons.

Et après?

Le prix Nobel Mourou n'a pas fini d'augmenter la puissance du laser. Il a initié et dirigé le développement d'Extreme Light Infrastructure, qui compte trois sites à travers l'Europe et devrait être achevé dans quelques années.

La puissance maximale de son laser devrait être de 10 pétawatts, soit l'équivalent d'un flash incroyablement court produit par cent mille milliards d'ampoules.

Quelle est la puissance et la durée des impulsions ? Certains prédisent un futur laser de 100 pétawatts ou plus, ou aussi rapide que de simples zeptosecondes – un trillionième de milliardième de seconde.

Il est difficile de prédire comment de tels lasers pourraient être utilisés, mais les scientifiques espèrent qu'ils contribueront à détruire les déchets nucléaires, zapper les cellules cancéreuses, démêler la physique quantique, éliminer les débris de l'espace et même être une nouvelle source d'énergie propre.

© 2018 AFP