C'est une arme à double tranchant. Instrument militaire, le Laser Mégajoule (LMJ), en construction près de Bordeaux, constitue la clé de voûte du programme français de simulation nucléaire. Officiellement, il sert à garantir la fiabilité et la sécurité des armes thermonucléaires après l'arrêt des essais décidé en 1996. Mais le LMJ, qui sera en 2010 l'un des deux lasers les plus énergétiques au monde, avec le NIF (National Ignition Facility) aux Etats-Unis, pourrait également se révéler un merveilleux outil pour la recherche civile, en particulier en astrophysique. De par son gigantisme, en effet, il donnera accès à des états de la matière jusqu'alors inexplorés. D'une certaine manière, il permettra à l'homme de décrocher les étoiles.

L'engin est colossal : 240 faisceaux de lumière cohérente concentrés sur une cible de taille centimétrique contenant du deutérium et du tritium soumis à une énergie totale de 1,8 million de joules déversée en un temps très court, de l'ordre du milliardième de seconde. Une puissance jamais atteinte, nécessaire pour déclencher la fusion thermonucléaire des atomes et approcher ce qui se passe lors de l'explosion d'une bombe atomique. Une puissance tellement élevée qu'elle commence à faire rêver certains chercheurs.

Il faut dire que, sous l'effet du rayonnement, la pression dans la cible atteint 800 à 1 000 millions de fois la pression atmosphérique et la température grimpe à plusieurs centaines de millions de degrés. Dans ces conditions, le gaz devient plasma.
Une sorte de magma d'électrons libres et de noyaux d'atomes. Un état de la matière du même type que celui que l'on observe dans les étoiles. « Les plasmas produits par le LMJ balaient l'ensemble des propriétés des plasmas que l'on trouve dans le Soleil, du centre jusqu'à la surface », souligne Jean-Pierre Chièze, astrophysicien au Commissariat à l'énergie atomique (CEA).

Dès lors, dans ce domaine encore vierge, les astrophysiciens vont pouvoir recueillir quantité de données fondamentales qui leur permettront de mieux comprendre, par transposition d'échelle, les propriétés des plasmas de très hautes densité et températures. Les applications sont multiples : mesure des « opacités », qui déterminent le temps de vie et la structure des étoiles ; ondes de choc lors d'explosions d'étoiles ; équations d'état, qui donnent la pression d'un plasma en fonction de sa densité et de sa température.
Sans compter d'imprévisibles découvertes.

A l'échelle de l'univers, certes, les conquêtes du Laser Mégajoule peuvent sembler bien ridicules. Jean-Pierre Chièze glisse dans un sourire : « Ces conditions thermodynamiques [températures, densité], qui paraissent extrêmes, sont d'une banalité effrayante pour la nature. N'importe quelle étoile fait mieux... » L'avancée reste néanmoins de taille. Jusqu'à maintenant, l'astrophysique relève de la science théorique. Seule l'observation permet de confirmer ou d'infirmer les hypothèses échafaudées.

Avec le LMJ, capable de reproduire un furtif mini-soleil, les chercheurs vont obtenir des données en laboratoire au lieu de se contenter d'observer des phénomènes qui se déroulent à des années-lumière de la Terre. Pour la première fois, ils pourront interagir, faire directement des expériences et des mesures sur des objets inaccessibles comme les supernovae (étoiles qui explosent) ou le gaz interstellaire.
Une « nouvelle physique » va naître, pronostique André Ducasse, directeur de l'Institut d'optique d'Orsay. Une « révolution » qui devrait prendre plus d'une dizaine d'années.

© Le Point - 17/03/2000 - N°1435 - Laser Sciences - Page 042