Pourquoi un laser révolutionnaire a remporté le prix Nobel de physique

Comment le Nobel de physique 2018 rend possibles le traitement du cancer, la fabrication de semi-conducteurs, etc. Comment Thales, l'un des leaders de la technologie laser, a aidé à accélérer les particules subatomiques sur quelques centimètres au lieu de plusieurs kilomètres. Et comment l'un a conduit à l'autre. Lire la suite.

Un milliardième de milliardième de seconde, ce n’est pas bien long, me direz-vous…
Mais cela peut suffire pour scruter des atomes, voire pour recréer les conditions du Big Bang à l’origine de notre Univers.

Car, pendant cette « attoseconde », les impulsions les plus courtes et les plus puissantes jamais générées jusque-là par des lasers révolutionnent la recherche en physique fondamentale et rendent possibles de nouvelles applications pratiques des lasers dans des domaines aussi divers que le traitement du cancer et la fabrication de semi-conducteurs.

La technologie d’amplification à dérive de fréquence (ou CPA pour Chirped Pulse Amplification) est une découverte extrêmement importante qui a d’ailleurs valu à deux physiciens, le Français Gérard Mourou et la Canadienne Donna Strickland avec laquelle il a effectué ces recherches, de recevoir le prix Nobel de physique le 10 décembre 2018 à Stockholm.

Thales sera également représenté à la cérémonie, car si les prix Nobel de physique sont accordés à des individus et non à des entreprises, Thales mérite une place dans le cercle des honneurs, estime Gérard Mourou. C’est une façon, pour le lauréat du prix Nobel, de reconnaître et de saluer le partenariat de longue date instauré entre son laboratoire et Thales, dont la technologie laser de pointe a rendu la découverte possible.

On ne saurait surestimer l’importance de cette percée technologique.

« On ne saurait surestimer l’importance de cette percée technologique », déclare Franck Leibreich, Directeur des solutions laser de Thales, invité par Gérard Mourou à la cérémonie de remise du prix Nobel. « Ne serait-ce que dans le domaine de la recherche, elle rend nettement plus facile sur le plan pratique l’accélération des particules subatomiques, ouvrant ainsi la voie, dans la sphère de la physique atomique, à de nouvelles découvertes déterminantes pour comprendre les origines de l’Univers ».

Le professeur Mourou explique ce bond en avant en termes d’efficacité : « On peut accélérer les particules avec une efficacité stupéfiante, ce qui permet de remplacer les tunnels de plusieurs kilomètres par des lasers n’ayant besoin que de quelques centimètres ».

Applications en médecine

L’efficacité extraordinaire de la nouvelle technologie laser trouve également des applications dans le monde médical, où l’accélération des particules est utilisée pour produire des isotopes destinés au traitement du cancer. Cela nécessite de se procurer de la matière radioactive produite par des réacteurs nucléaires généralement éloignés des centres de traitement. Aujourd’hui, grâce aux nouveaux lasers à dérive de fréquence, il devient possible de construire des accélérateurs tellement compacts que chaque hôpital pourrait disposer d’un isotope pour traiter les malades atteints de cancers.

Le leadership actuel de Thales en matière de technologies laser est le fruit de trois décennies d’expérience et de travail avec 90 équipes de chercheurs sur tous les continents. Cette collaboration inclut ELI-NP, l’installation laser la plus puissante au monde, avec notamment un laser de 2 x 10 petawatts, actuellement en cours de construction en Roumanie dans le cadre d’un projet européen de centres de recherche.

Mais les lasers de Thales ne sont pas rivés à la Terre : l’un d’entre eux explore depuis 2012 la surface de la planète Mars à bord de de l’astromobile Curiosity de la NASA et une seconde sonde, dont le lancement est prévu en 2020, sera elle aussi équipée d’un laser Thales pour détecter d’éventuels signes de vie sur la planète rouge.

Les applications lasers les plus connues sont évidemment celles qui sont les plus pragmatiques et grâce à la nouvelle découverte elles pourront être considérablement perfectionnées et améliorées. De fait, la technologie CPA permettra d’énormes gains de capacité pour séparer la matière avec une précision parfaite, voire pour supprimer un élément sans perturber les autres.

Des avancées révolutionnaires

Les lasers ont permis des avancées révolutionnaires dans de nombreux usages industriels et médicaux, tels que la mammographie et la chirurgie oculaire (myopie, cataracte) ou la fabrication des semi-conducteurs et des CD-ROM.

De nombreuses autres applications de pointe sont à venir. Notamment des fonctions pour les futures voitures autonomes, le traitement des déchets radioactifs et l’élimination des débris spatiaux.

Franck Leibreich conclut : « Il est aussi gratifiant pour Thales d’avoir contribué à cette nouvelle technologie que de travailler au quotidien, comme nous le faisons depuis des décennies, avec des chercheurs et des universitaires novateurs, notamment un autre prix Nobel de physique, Albert Fert (2007). Nous entendons continuer à les aider à faire avancer la science et générer avec eux les innombrables avantages et applications qui découlent de découvertes scientifiques véritablement révolutionnaires ».

Pas étonnant, donc, que la prestigieuse revue scientifique Nature ait classé Thales cette année parmi les cent premières entreprises pour la qualité de ses recherches scientifiques.