Des installations aux limites

Une vive controverse a opposé, pendant deux siècles et demi, les partisans de la théorie ondulatoire, pour qui la lumière est une vibration qui se propage, à ceux de la théorie corpusculaire, pour qui la lumière est un flot de particules. Finalement, la physique quantique, née au début du 20ème siècle, a concilié les deux hypothèses : selon son interaction avec la matière, la lumière peut se manifester sous forme d’ondes ou sous forme de corpuscules, les fameux photons.

Il aura fallu presque trois siècles pour découvrir le rayonnement électromagnétique dans toute son étendue, dans toutes ces lumières et dans toutes ses grandeurs, depuis les ondes-radios aux rayons gamma. Notre œil n’en détecte qu’une infime partie. Nous sommes presque aveugles. Heureusement, nous avons inventé des instruments pour pallier le manque de sensibilité de nos organes. Aujourd’hui, le développement de détecteurs ultra-sensibles nous permet de capter les lumières invisibles, de les traduire, de voir leurs effets.

 

Les optiques des téléscopes

L’exploration de l’Univers émet dans toutes les longueurs d’onde. Les satellites d’astronomie nous transmettent non pas une image globale du ciel, mais une série d’images pour chaque longueur d’onde, ce qui permet de dresser une carte très précise du cosmos et des différents objets qu’il contient : nuages de poussières, étoiles visibles et invisibles, galaxies, étoiles à neutrons, trous noirs, supernovae...
L’institut d’Optique Graduate School en partenariat avec le Centre national d’Etudes Spatiales collabore dans le cadre des missions spatiales d’observation du soleil, comme SOHO et STEREO et à venir SOLAR ORBITER.
Les équipes de recherche du Laboratoire Charles Fabry fournissent les optiques des télescopes dits « extrême ultra‐violet ».

 

© CNRS Photothèque - EQUILBEY Serge

L’exploration de la matière, éclairée à différentes longueurs d’onde, se fait avec des instruments de plus en plus performants, comme les sources de lumière synchrotron.

Le synchrotron SOLEIL

SOLEIL, la  synchrotron française, est capable d’émettre toutes les lumières de l’infrarouge aux rayons X, avec une exceptionnelle brillance.

(c) Synchrotron SOLEIL_CAVOK Production  Laurent PERSIN

Le Synchrotron SOLEIL © Synchrotron SOLEIL / CAVOK Production Laurent PERSIN

SOLEIL, source nationale de rayonnement synchrotron, est un centre de recherche implanté sur le Plateau de Saclay à Saint Aubin (Essonne). Plus concrètement, c’est un accélérateur de particules (des électrons) qui produit le rayonnement synchrotron, lumière extrêmement puissante (10000 fois plus intense que la lumière solaire) qui permet d’explorer, grâce à des stations expérimentales, les lignes de lumière, la matière inerte ou vivante.
En recherche fondamentale, SOLEIL couvre des besoins en physique, chimie et en sciences des matériaux, en sciences du vivant, en sciences de la terre et de l’atmosphère. Il offre l’utilisation d’une large gamme de méthodes spectroscopiques depuis l’infrarouge jusqu’aux rayons X, et de méthodes structurales en diffraction et diffusion X. En recherche appliquée, SOLEIL trouve des applications dans des domaines très différents tels que la pharmacie, le médical, la chimie et la pétrochimie, l’environnement, le nucléaire, l’industrie automobile, mais aussi les nanotechnologies, la micromécanique et la microélectronique, etc.

 

Le laser APOLLON 

APOLLON est l’installation conçue autour de lasers d’une puissance non atteinte aujourd’hui (10 PétaWatt) dédiée aux expériences d’interactions avec la matière à très haute intensité, avec des applications finales dans les domaines de l’énergie, de la biologie, de la médecine et du nucléaire. Initié en 2007 au sein de l’Institut de Lumière Extrême (ILE), le projet est en phase de construction et est piloté par une équipe qui fait partie du Laboratoire d’Utilisations des Lasers Intenses (LULI).

Cette équipe sera en charge de l’exploitation et travaillera également au développement de lasers de générations futures. Apollon fédère une dizaine de laboratoires du Plateau de Saclay qui couvrent l’ensemble des compétences nécessaires pour la construction et l’exploitation de Lasers de forte puissance.

Cette installation sera implantée à l’Orme des merisiers (Saclay) au sein du Centre Interdisciplinaire Lumière Extrême (CILEX, EQUIPEX 2011). Ce centre regroupera plusieurs installations de différents laboratoires du Plateau de Saclay. Il sera un lieu où pourront se croiser, chercheurs, industriels, étudiants afin de travailler sur des programmes communs.

Elle a vocation à être une installation de premier rang mondial, ouverte à la communauté académique internationale pour travailler sur les thématiques :

  • Accélération d’ions et applications,
  • Accélération d’électrons et applications,
  • Sources intenses de rayonnement X ultra-brèves et applications,
  • Physique Ultra Haute Intensité /Haute Densité d’Energie

Une des thématiques majeures sera l’accélération de particules à haute énergie sur de courtes distances (du micron à plusieurs mètres).

 

site d'installation du laser Apollon sur le site de l'orme des merisiers.

 

A SUIVRE ....