Une partie, une partie seulement, de la gigantesque installation. | SLAC
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Un million de pulsations par seconde: la renaissance du rayon X le plus puissant au monde

Le Linac Coherent Light Source II va faire des prouesses pour l'infiniment petit.

Neuf années: c'est le temps qu'il aura fallu aux ingénieurs de Stanford, à Menlo Park aux États-Unis, pour procéder à une mise à jour majeure du Linac Coherent Light Source II (LCLS II), l'instrument à rayons X le plus puissant au monde.

La chose, un laser à électrons libres, est la renaissance du précédent LCLS. Celui-ci, comme l'explique Interesting Engineering, a permis dans les décennies 1970, 1980 et 1990 nombre de découvertes majeures dans le domaine de l'infiniment petit.

Le LCLS premier du nom a notamment été utilisé pour étudier des virus sous les moindres détails, reproduire les conditions existant au cœur d'une étoile, transformer de l'eau en un plasma plus chaud que le manteau terrestre, créer le son le plus puissant possible, ou faire «pleuvoir des diamants», autant d'applications récentes listées par New Atlas.

Mis à jour, l'engin devrait permettre des miracles techniques dépassant de loin ceux de son prédécesseur. En moyenne, les pulsations en rayons X du LCLS II devraient être 10.000 fois plus lumineuses, et la machine pourra en créer un million par seconde, à comparer avec les 120 de l'itération précédente.

C'est donc un bond de géant dans le domaine, qui devrait provoquer une forte accélération des recherches et découvertes. «En quelques heures seulement, LCLS II peut produire plus de rayons X que le laser actuel n'en a généré durant toute son existence», a ainsi expliqué Mike Dunne, le responsable de la machine.

Froid absolu

Pour permettre une telle avancée, le LCLS II devra opérer à une température de -271,15°C ou 2 Kelvin, soit quelques infimes degrés au-dessus du zéro absolu, contrairement à son aïeul qui, lui, fonctionnait à température ambiante.

Il est doté de trente-sept «cryomodules» par lesquels transitent les électrons, amenés à une vitesse proche de celle de la lumière, et est capable d'émettre des rayons X durs comme mous, aux applications différentes.

«Pour atteindre cette température, le linac est équipé de deux systèmes cryogéniques à hélium de classe mondiale, faisant du Stanford Linear Accelerator Center l'un des appareils les plus importants du genre aux États-Unis et dans le monde», explique Eric Fauve, responsable de ces grands froids pour l'institution américaine.

Quant aux applications possibles d'un tel instrument, également qualifié d'accélérateur cryogénique de particules, elles pourraient être nombreuses, de l'informatique aux télécommunications, des technologies énergétiques vertes à la mécanique quantique. Bref, aux côtés notamment du grand collisionneur de hadrons, un outil important pour le monde de demain.

«Des données qui auraient autrefois nécessité des mois à produire pourront être réunies en quelques minutes, détaille Dunne. Cela va amener la science des rayons X à un autre niveau, ouvrant la voie à de nombreuses nouvelles études, nous permettant d'accélérer l'invention de technologies inédites qui nous aideront à faire face aux plus profonds challenges de nos sociétés.»

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