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Sophie Kazamias : Compacter l’infiniment puissant

Portraits de chercheurs Article publié le 31 mars 2022 , mis à jour le 31 mars 2022

Sophie Kazamias est professeure à l’Université Paris-Saclay et directrice-adjointe Formation de la Graduate School Physique de l’Université. Diplômée de l’École polytechnique, cette physicienne se consacre depuis une vingtaine d’années à la plateforme Laserix, dont elle est actuellement la responsable scientifique. Laserix héberge notamment le projet PALLAS au sein du Laboratoire de physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab –Univ. Paris-Saclay, CNRS, Univ. de Paris). Il s’agit d’un des cinq accélérateurs de particules français qui utilisera la technologie laser.

Appartenant à la famille des lasers dits « intenses », la plateforme Laserix dispose d’une puissance de type Terawatt qui a le pouvoir d’accélérer les particules : « Le laser crée dans un plasma des champs accélérateurs exceptionnels. Cela évite de construire des bâtiments de plusieurs centaines de mètres de long destinés à abriter les cavités métalliques utilisées par la technologie actuelle, car les champs accélérateurs y sont mille à un million de fois plus importants », commente la responsable scientifique de la plateforme. Très prometteuse, cette technologie innovante bénéficie d’importants investissements français et européens. Financée par un contrat de plan État-région (CPER) dès 2003, Laserix reste depuis lors fortement soutenue par l’Université. 

 

Le meilleur du monde dans sa catégorie

Sophie Kazamias y travaille au sein de l’équipe Accélérateur, laser et applications (ALEA), d’une dizaine de membres.  Son rôle consiste à anticiper les orientations scientifiques intéressantes sur le long terme pour que la station laser demeure utile, légitime et financée. « Le fonctionnement de l'instrument nécessite de l’améliorer en permanence pour qu’il reste toujours à l’état de l’art, le meilleur du monde dans sa catégorie. Cela représente un travail important, confie la chercheuse. Nous devons maintenir nos connaissances pour comprendre les progrès techniques à implanter sur l’installation, les financer et développer des projets scientifiques. » Cette recherche, très onéreuse, nécessite de chercher en permanence des financements à la hauteur des enjeux pour demeurer compétitifs dans le contexte européen et international. 

 

Laser plasma et rayons X

Les recherches de Sophie Kazamias se répartissent entre le démarrage du prototype d’accélérateur laser plasma dans le cadre du projet PALLAS et les sources de lumières ultra intenses et ultra courtes dans le domaine des rayons X (lasers femtosecondes et attosecondes). « Il s’agit dans ce cas des flashs de lumière parmi les plus courts actuellement dans le monde. » Ces recherches se font souvent en collaboration avec les industriels français Thales et Amplitude, leaders mondiaux en matière de lasers intenses, mais aussi des start-up comme Imagine Optic, proches de la Faculté des sciences de l’Université Paris-Saclay. 

En 2013, l’équipe réalise une première mondiale : « Nous avons été capables d’amplifier un faisceau harmonique dans un plasma de Laserix en cible solide, un résultat que nous attendions depuis dix ans », se souvient la physicienne. Plus récemment, l’équipe parvient à créer et caractériser un vortex : un tourbillon de lumière XUV avec une rotation vingt-cinq fois plus rapide que dans l’infrarouge.

En plus de ses propres travaux, l’équipe ALEA collabore aux projets de recherche qui requièrent du temps d’utilisation de faisceau laser. Le comité scientifique de Laserix évalue dans un premier temps la faisabilité scientifique, technique et financière du projet, avant l’aval donné par les financeurs institutionnels (Agence nationale de la recherche, Conseil européen de la recherche, ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation…). « Lorsque le projet est accepté, nous nous engageons à donner une partie de temps de faisceau laser moyennant une collaboration scientifique ou une participation financière, déclare Sophie Kazamias. Mais il est aussi de notre responsabilité d’orienter les équipes dont le projet n’a pas forcément besoin d’un laser aussi performant. » 

 

Passionnée de physique

Le premier cours de physique suivi en classe de sixième par Sophie Kazamias s’avère révélateur pour la jeune collégienne : elle veut devenir professeure de physique. Après un baccalauréat scientifique et des classes préparatoires, elle est reçue à l’École polytechnique en 1996 et se passionne pour les lasers. « J’aime ce mélange de physique quantique et de technologie », analyse la chercheuse qui se considère plus comme une expérimentatrice. Elle s’engage dans une thèse sur la génération d’harmoniques avec des laser femtosecondes, qu’elle réalise au Laboratoire d’optique appliquée (LOA) sous la direction de Philippe Balcou et termine en deux ans, en 2003. Dans la foulée, elle est recrutée en tant que maîtresse de conférences à l’Université Paris-Sud (aujourd’hui Université Paris-Saclay) à l’âge de 25 ans, afin d’animer l’activité scientifique de Laserix. Elle devient professeure en 2016.

 

Le plaisir de transmettre

« Pour enseigner la physique de façon vivante, il faut en être acteur ou actrice, au plus près de l’évolution des connaissances », analyse Sophie Kazamias. Elle enseigne la discipline aux étudiants et étudiantes en 3e année de licence et en master 1 de physique, pour lequel elle a d’ailleurs monté une option sur l’accélération laser plasma. L’enseignante-chercheuse a également fondé il y a six ans le master 2 GI/PLATO (Plasma, laser, accélérateurs, tokamaks), qui participe au master Erasmus mundus LASCALA qu’elle a également conçu. « J’estime que mon travail consiste à cerner les aspirations, la psychologie et les compétences des jeunes pour les rendre heureux et heureuses grâce à la physique. Je contribue à les orienter là où ils et elles s’épanouiront le plus et seront les plus utiles au progrès de la physique. » 

Membre de l’association « Femmes et sciences », Sophie Kazamias intervient régulièrement dans les collèges pour donner le goût des sciences aux jeunes filles, en particulier à la physique, une discipline souvent jugée comme étant soit trop théorique soit trop technologique. « Je les encourage au contraire à s’orienter vers les secteurs les moins féminisés. C’est justement là que leur statut de femme peut faire la différence. Leur présence dans une équipe de recherche est un plus. L’atmosphère y est spontanément différente. »

 

Une Graduate School Physique tournée vers l’international

En 2020, Sophie Kazamias est nommée directrice-adjointe Formation de la Graduate School Physique de l’Université Paris-Saclay et de la mention de physique. Elle a l’intention de développer une véritable stratégie d’attractivité à l’international. Au programme : des bourses pour accueillir des étudiants et des étudiantes étrangers, la création d’un deuxième master Erasmus Mundus en lien avec la physique quantique, QUARMEN, le rapprochement entre le master 1 General Physics et les masters francophones. « J’essaie d’opérer de façon coordonnée, réfléchie et harmonieuse, conclut la chercheuse. Je considère avant tout que je suis garante de la qualité du diplôme de master de physique de l’Université Paris-Saclay. »

 

Sophie Kazamias