Un microscope de 3 km pour filmer les atomes !

Paris, le samedi 9 septembre 2017 - Il détrône largement les lasers de sa catégorie, telle que le LCLS (Linac Coherent Light Source) de l’université de Stanford, qui est modestement 10 fois moins lumineux. Son petit nom est « E-XFEL » pour European X-Ray Free Electron Laser (Laser à électrons libres et à rayons X européen), et il est désormais le plus grand laser à rayons X du monde depuis son inauguration le 1er septembre. Il est situé à 38 mètres de profondeur près de Hambourg en Allemagne dans un immense complexe de 3,4 km de long. Cet instrument développé par 300 chercheurs au sein du DESY (Deutsches-Elektronen-Synchrotron) a couté 1,2 milliards d’euros et a été principalement financé par l’Allemagne, la Russie, et plus modestement d’autres pays européens, dont la France.
Pour les profanes (que nous sommes), ce laser ressemble à un long tube de 1,7 km de long correspondant à l’accélérateur à électrons. Les électrons sont extraits de la matière par un premier laser optique. Une "boule" d’électron est créée, et est soumise à un traitement complexe à l’aide de cavités supraconducrices dont l’objectif est d’atteindre le niveau d’énergie nécessaire, soit 17 milliard d’électronvolt. En leur imposant une sorte de slalom très serré à l’aide d’instruments appelés "onduleurs", les électrons perdent l’énergie accumulée sous forme de photons émis dans le spectre X. Au bout du tunnel, le laser envoie 27 000 impulsions ou flashs chaque seconde (contre 120 pour le modeste LCLS).

Voir les atomes danser

Le principe général n’est pas beaucoup plus complexe qu’une radiographie à rayon X, il s’agit en effet d’observer l’ombre projetée par les objets soumis aux rayons. Notons cependant que le rayon émis est ici un million de fois plus puissant que dans son application médicale et que ce que l’on veut observer est sensiblement plus petit qu’un os fracturé, l’objectif étant d’observer des cellules, des virus, voire des molécules et des atomes. Détail qui pourrait avoir son importance, les échantillons observés sont détruits par le Laser du fait de sa puissance.

Cette précision inégalée est obtenue grâce à la longueur d’onde extrêmement petite des rayons émis, pouvant aller jusqu’à 0,05 nm (contre 0,15 au minimum pour LCLS). 

De plus, la vitesse d’obturation de l’ordre du milliardième de seconde permettra de fixer des images d’une netteté jamais atteinte des atomes, et même de les voir en mouvement, les voir « danser », selon la formule de Christian Bressler, un des scientifiques associé au projet cité par Le Monde.  Aussi abstrait que cela puisse paraitre, ce nouvel outil va « filmer » des réactions chimiques. Ce qui n’était jusqu’à présent représenté que par des modélisations sera maintenant visible grâce à cette caméra d’un nouveau genre, dont les applications en biologie seront innombrables ne serait-ce que pour mieux connaitre les virus et la conformation des protéines.

Mais le LCLS américain n’a pas dit son dernier mot, son amélioration actuelle, d’ici 2020, va lui permettre d’atteindre jusqu’à 1 millions d’impulsions par seconde...

Dr Alexandre Haroche

Copyright © http://www.jim.fr

Réagir

Vos réactions

Soyez le premier à réagir !

Les réactions aux articles sont réservées aux professionnels de santé inscrits
Elles ne seront publiées sur le site qu’après modération par la rédaction (avec un délai de quelques heures à 48 heures). Sauf exception, les réactions sont publiées avec la signature de leur auteur.

Réagir à cet article