Un million d’impulsions par seconde : la renaissance du rayon X le plus puissant au monde

Neuf ans : c’est le temps qu’il a fallu aux ingénieurs de Stanford, Menlo Park aux États-Unis, pour effectuer une mise à jour majeure du Linac Coherent Light Source II (LCLS II), l’instrument à faisceau le plus puissant au monde.

La chose, un laser à électrons libres, est la renaissance du précédent LCLS. Ceci, comme l’explique Interesting Engineering, a rendu possible de grandes découvertes dans le domaine de l’infinitésimal dans les années 1970, 1980 et 1990.

Le premier LCLS du nom servait notamment à étudier les virus dans les moindres détails, à reproduire les conditions au cœur d’une étoile, à convertir l’eau en un plasma plus chaud que le manteau terrestre, à rendre le son le plus puissant possible. « diamants de pluie » comme de nombreuses utilisations récentes déclarées par New Atlas.

Mise à jour, la machine devrait permettre des merveilles d’ingénierie dépassant largement celles de son prédécesseur. En moyenne, les impulsions de rayons X du LCLS II devraient être 10 000 fois plus lumineuses, et la machine pourra en créer un million par seconde, par rapport aux 120 de l’itération précédente.

C’est donc un pas de géant dans le domaine, qui devrait assurer une forte accélération de la recherche et des découvertes. « En quelques heures seulement, le LCLS II peut produire plus de rayons X que le laser actuel n’en a généré pendant toute son existence »explique Mike Dunne, le responsable de la machine.

absolument froid

Pour permettre de tels progrès, le LCLS II devra fonctionner à une température de -271,15 °C ou 2 Kelvin, soit quelques petits degrés au-dessus du zéro absolu, contrairement à son ancêtre qui fonctionnait à température ambiante.

Il est équipé de trente-sept « cryomodules » traversés par des électrons, est amené à une vitesse proche de celle de la lumière, et est capable d’émettre des rayons X durs et mous, avec différentes applications.

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

Les applications possibles d’un tel instrument, également appelé accélérateur cryogénique de particules, peuvent être nombreuses, de l’informatique aux télécommunications, des technologies d’énergie verte à la mécanique quantique. Bref, à côté du Large Hadron Collider, un outil important pour le monde de demain.

« Les données qui prenaient des mois à produire peuvent être collectées en quelques minutesDunne explique. Cela amènera la science des rayons X à un autre niveau et ouvrira la voie à de nombreuses nouvelles investigations, nous permettant d’accélérer l’invention de nouvelles technologies qui nous aideront à relever les défis les plus profonds de nos sociétés.