Des physiciens russes de l'Institut de physique appliquée (IPA) de l'Académie des sciences russe (ASR) de Nijni-Novgorod, en coopération avec le Centre nucléaire fédéral russe (CNFR) de Sarov, ont créé un complexe laser Pétawatt faisant partie des cinq plus puissantes machines de ce type dans le monde. Sa puissance maximale est de 0,56 Pétawatts (1 pW=10 puissance 15 W), et sa durée d'impulsion de 43 femtosecondes (1 fs = 10 puissance -15 s). Les machines de ce type ouvrent de vastes perspectives dans l'étude de la matière dans ses états extrêmes, la création d'accélérateurs "de poche" de particules chargées, susceptibles de remplacer les énormes et coûteux accélérateurs, et l'élaboration de nouvelles méthodes efficaces pour diagnostiquer les maladies. La physique des impulsions laser ultracourtes peut présenter des applications, comme la gestion des processus dans les systèmes physiques, chimiques et biologiques à l'état moléculaire, les technologies de communication avec une densité record de transmission de l'information, le micro-traitement de précision des matériaux, etc.
L'installation laser créée par les physiciens de Nijni Novgorod et de Sarov a pour particularité d'utiliser des amplificateurs paramétriques de lumière au lieu des amplificateurs laser habituels. En effet le principe traditionnel d'amplification des impulsions laser femtosecondes sur un verre néodyme présente des limites quand il s'agit d'augmenter la puissance. Afin de surmonter la barrière Pétawatt, les chercheurs russes ont proposé d'utiliser pour l'amplification paramétrique de la lumière un cristal non linéaire, le DKDP (KD2PO4 - un dideutérophosphate de potassium). Les concepteurs soulignent que l'architecture originale du laser permet d'envisager un complexe d'une puissance de 10 pW.
De plus les sources de puissantes impulsions femtosecondes sont capables de générer, lors de processus d'interaction non linéaire avec la matière, des flux de particules accélérées ayant une énergie comparable à celle obtenue dans des appareils d'accélération - les synchrotrons et les accélérateurs linéaires. Par ailleurs, la compacité et le faible coût des installations laser, comparativement aux accélérateurs traditionnels, et les perspectives d'augmenter ultérieurement la puissance du rayonnement optique femtoseconde permettent d'aborder aujourd'hui des projets, tels que le test du vide dans un flux de lumière focalisé ou l'obtention de mini-trous noirs dans un laboratoire laser. Les champs optiques extrêmes peuvent s'avérer aussi utiles en médecine: protonographie, tomographie par émission de positrons, thérapie hadronique.
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