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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