Un laser XXL pour espionner atomes et virus

Le centre de recherche au budget de 1,5 milliard d'euros financé par 11 pays européens sera présenté en grande pompe à Hambourg face notamment à un parterre de ministres.

La présence russe est notable en ces temps de tensions géopolitiques, Moscou, deuxième bailleur du programme (27%) derrière Berlin (58%), dépêchant Andreï Foursenko, proche conseiller scientifique du président Vladimir Poutine.

Au total 800 invités découvriront l'installation située dans un complexe de 3,4 km de long avec des tunnels s'enfonçant jusqu'à 38 mètres de profondeur sous la grande ville portuaire du nord de l'Allemagne et la région voisine du Schleswig-Holstein.

27.000 flashs

Le caractère exceptionnel du Laser Européen à Electrons Libres et à rayons X (X-Ray Free Electron Laser, XFEL), peut se résumer en un chiffre: 27.000 flashs par seconde. A comparer aux 120 émis par le laser américain du même type LCLS et aux 60 générés par le SACLA au Japon.

Selon les responsables du projet, cette cadence ultrarapide doit permettre aux chercheurs de photographier "des virus à l'échelle atomique, (de) déchiffrer la composition moléculaire des cellules, (de) prendre des images en trois dimensions du nanomonde, et (d')étudier des procédés similaires à ceux qui se produisent à l'intérieur des planètes".

Cet équipement "va permettre de voir les plus petits détails et processus jamais encore observés dans le nanomonde", explique à l'AFP Robert Feidenhans, président du conseil d'administration de European XFEL, "les applications seront nombreuses. Cela va de la médecine à la biologie, la chimie et la science des matériaux".

"Il y a une forte compétition entre les chercheurs pour obtenir du temps de faisceau" à mesure qu'il montera en puissance, poursuit-il.

3D et films

Car ce laser pourrait par exemple permettre des avancées dans les traitements de maladies en cartographiant des virus, déterminer les défauts de résistance de matériaux de constructions, ou expliquer des processus du noyau de notre planète.

Concrètement, ce laser de quatrième génération avec son accélérateur linéaire (et non en anneau) génère des électrons qui sont accélérés et refroidis à l'hélium à -271 degrés Celsius. Ils montent ensuite progressivement à de très hauts niveaux d'énergie.

Les électrons effectuent alors une course à travers des onduleurs dont les aimants les contraignent à effectuer une sorte de slalom très serré. Ils émettent alors des photons et le phénomène va "s'autoamplifier".

A la fin du parcours, les chercheurs disposent de flashs de rayons X très courts et très intenses qui lorsqu'ils rencontrent de la matière produisent des images à une vitesse d'obturation de l'ordre du milliardième de seconde. Elles peuvent ensuite être rassemblées en un cliché 3D ou montées en film.

C'est le centre de recherche allemand DESY (Deutsches-Elektronen-Synchrotron) à Hambourg qui est à l'origine de ce projet, ayant lui-même développé un petit laser à électrons libres expérimental.

Outre l'Allemagne et la Russie, le Danemark, la France, la Hongrie, l'Italie, la Pologne, la Slovaquie, l'Espagne, la Suède et la Suisse ont financé le XFEL à hauteur de 1 à 3%.

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