Apollon, un tsunami de photons

La pre­mière d’un cycle de visites de labos pro­po­sées par le groupe X‑Recherche. Un record mon­dial de puis­sance, dans un temps très court qui doit per­mettre des inter­ac­tions avec la matière à très haute intensité.

Dix Peta­watts , cela vous parle ? 7 000 fois la puis­sance ins­tal­lée d’EDF, ou le flux de cha­leur trans­por­té par le Gulf Stream.

Heu­reu­se­ment qu’à l’Orme des Meri­siers les tirs d’Apollon ne dure­ront que 15 fem­to­se­condes, ce qui per­met d’accepter l’idée qu’un tel défer­le­ment, record mon­dial, peut être pro­duit avec une machine de 150 watts.

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Construc­tion du laser Apol­lon, grand pro­jet scien­ti­fique qui implique plu­sieurs labo­ra­toires de l’École poly­tech­nique (LULI, LSI, LOA et LLR).
© ÉCOLE POLYTECHNIQUE – J.BARANDE

LABO OU BUNKER ?

Visi­tons ensemble ce labo niché dans l’ancien bun­ker de l’accélérateur linéaire de Saclay, avec Fran­çois Ami­ra­noff (74), direc­teur du pro­jet Apol­lon. Des­cen­dons de 10 mètres, met­tons blouses, sur­chausses et charlottes.

Sous nos pieds, une dalle de 2 mètres d’épaisseur à l’épreuve de toutes vibra­tions ; tout autour, des murs de 4,80 mètres pour absor­ber les neu­trons fugueurs, et au centre, une salle de 700 m².

Au départ, un petit cris­tal que l’on excite, émet un éclair cohé­rent de 20 fs dans une lon­gueur d’onde entre 0,6 et 1 μm, qui est éti­ré 10 000 fois, dans un fais­ceau de 10 cm de dia­mètre. L’éclair éti­ré est ensuite ampli­fié par un grand mono­cris­tal titane-saphir, d’environ 20 cm de dia­mètre, réémet­tant dans le vert à 0,3 μm.

Trois étages d’amplification, sous vide, per­mettent d’obtenir une puis­sance de 300 joules. Le rayon laser, de 30 cm de dia­mètre, est enfin com­pri­mé en lon­gueur à 15 μm por­tant la puis­sance finale à 10 PW.

Il sera ensuite sépa­ré, pour les besoins des dif­fé­rentes expé­riences en quatre fais­ceaux : 10 PW, 1 PW et 10 MW, et un fais­ceau sonde.

À QUOI SERT UNE TELLE PUISSANCE ?

Dans la salle « grandes focales », le rayon sera uti­li­sé comme accé­lé­ra­teur de par­ti­cules (ions, élec­trons…), 10 fois plus rapide que les accé­lé­ra­teurs linéaires, pour accé­der à des champs ultra-forts, domaine de l’électrodynamique quantique.

Une nou­velle approche des accé­lé­ra­teurs d’ions exploite des impul­sions laser ultra-courtes et ultra-intenses.
© ÉCOLE POLYTECHNIQUE – J.BARANDE

Les appli­ca­tions atten­dues : étude des plas­mas, simu­la­tion de phé­no­mènes astro­phy­siques, trai­te­ment des déchets nucléaires, ima­ge­rie médi­cale, trai­te­ment des tumeurs…

Dans la salle « courtes focales », les tirs iront bom­bar­der des cibles solides et géné­rer des fais­ceaux de pro­tons, d’électrons, d’ions et de rayons X. De quoi révi­ser nos idées sur le com­por­te­ment de la matière en régime ultra-relativiste.

Apol­lon est un peu un sym­bole des syner­gies concrètes sur le Pla­teau : 11 labos y concourent, dont l’École poly­tech­nique, le CNRS, le CEA. 50 M€, ce n’est pas bien cher quand des labos du monde entier espèrent, en 2018, y repous­ser les limites de la phy­sique fondamentale.

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