22/10/2013 - Je découvre une méthode pour mettre à la disposition des hôpitaux et des laboratoires des rayons X laser à haute intensité.

Menéame

Carles Serrat, enquêteur Groupe de Dynamique non Linéarale, Optique non Linéaire et LYN (DONLL) au Campus de Terrassa, de la Universitat Politècnica de Catalogne · BarceloneTech (UPC), a trouvé un moyen d’amplifier l’intensité de la lumière laser à rayons X grâce à la technologie de génération d’harmoniques à haute fréquence (en anglais, High Harmonic Generation- HHG). Depuis plus de 20 ans, la communauté scientifique internationale cherche les moyens d’y parvenir. Le travail de Serrat doit permettre à tout laboratoire hospitalier ou universitaire de disposer des propriétés des rayons X laser à haute intensité pour effectuer toutes sortes d’expériences.

La méthode HHD de production de lumière laser

La lumière laser est une lumière ordonnée qui peut être contrôlée. C’est pourquoi il est appelé lumière cohérente et offre de nombreuses applications. La longueur d’onde de la lumière laser à rayons X permet, par exemple, d’interagir avec tous les types de matériaux nanométriques, comme c’est le cas pour le matériel biologique, et d’observer et de contrôler l’évolution des électrons dans les atomes et les molécules. Les accélérateurs linéaires de particules et les synchrotrons sont les grandes infrastructures auxquelles les scientifiques doivent se tourner pour pouvoir expérimenter avec des rayons X laser de l’intensité nécessaire à leurs recherches. Il y a plus de deux décennies, cependant, la communauté scientifique internationale étudie les possibilités offertes par une autre méthode de production de rayons X à laser, celle dite de "la lumière." High Harmonic Generation (HHG). Cette technologie consiste à faire interagir avec des impulsions laser infrarouge très courtes et très intenses gaz. La méthode HHG permet de produire des impulsions ultraviolettes et des rayons X dans n’importe quel laboratoire, mais pas avec l’intensité requise par la plupart des expériences.

Amplification d’intensité

Carles Serrat étudie les possibilités d’amplification de la lumière laser à rayons X avec la technologie HHG depuis environ cinq ans. Maintenant, il a trouvé la méthode qui doit résoudre ce qui, depuis plus de vingt ans, conduit les physiciens du monde entier à la tête. Les résultats de sa prédiction sont totalement innovants et ont été publiés par Physical Review Letters, l’une des revues scientifiques les plus prestigieuses au niveau international. "Avec la méthode que j’ai formulée, on obtient une amplification de l’énergie pour chaque impulsion de lumière laser qui n’avait jamais été obtenue jusqu'à présent et qui est suffisante pour la plupart des applications." explique Serrat.

L’enquêteur de l’UPC a étudié l’effet de combiner des impulsions faibles de lumière laser haute fréquence avec la lumière infrarouge intense dans le processus de production de rayons X HHG et a découvert que"si les impulsions sont correctement combinées, le rayonnement faible à haute fréquence s’amplifie grâce à l’énergie que la lumière infrarouge transfère aux électrons du gaz", explique. A partir de cet effet, il propose "une nouvelle méthode pour la production de lumière ultraviolette et de rayons X avec une technologie HHG d’une intensité pour chaque pouls suffisante pour des expériences de microscopie, de spectroscopie et de contrôle quantique dans des laboratoires de taille standard", affirme l’enquêteur."Aujourd'hui, il suffit qu’un groupe de recherche ou un centre d’innovation technologique s’encourage à développer un premier prototype qui vérifie cette prédiction théorique.", conclut Serrat, qui, par sa proposition, ouvre la porte au fait que les hôpitaux et tout centre de recherche peuvent disposer dans leurs installations de technologie pour produire de la lumière laser à rayons X à haute intensité, sans avoir à supporter le coût d’utilisation des accélérateurs linéaires de particules ou des synchrotrones.

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Accès abstract et à l’article de Carles Serrat dans le magazine Physical Review Letters:
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i13/e133902

Référence bibliographique:
DOI:10.1103/PhysRevLett.111.133902
PACS: 42.65.Ky, 32.80.Fb, 42.55.Vc

Universitat Politènica de Catalunya

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