Depuis qu'on a annoncé mon obtention du prix Nobel de physique pour l'amplification à dérive de fréquence, ou CPA en anglais pour «chirped pulse amplification», on s'est beaucoup intéressé à ses applications pratiques.
Il est normal que les gens veuillent savoir comment cela les affecte. Mais comme scientifique, je souhaiterais que la société s'intéresse également à la science fondamentale. Après tout, on ne peut pas profiter des applications sans la recherche préalable basée sur la curiosité. En apprendre davantage à propos de la science — la science au service de la science — mérite d'être soutenu.
Gérard Mourou, mon colauréat du prix Nobel, et moi-même avons développé la CPA au milieu des années 1980. Tout a commencé lorsqu'il s'est demandé si nous pourrions augmenter l'intensité du laser par ordre de grandeur — ou par facteurs de mille. Il était alors mon directeur de thèse à l'Université de Rochester. Gérard Mourou a suggéré d'étaler dans le temps une impulsion ultrarapide de lumière de faible énergie, l'amplifier, puis la comprimer. Comme étudiante diplômée, je devais m'occuper des détails.
Un objectif de révolutionner la physique des lasers
L'objectif était de révolutionner le domaine de la physique des lasers à haute intensité, un secteur scientifique fondamental. Nous voulions que le laser nous montre comment la lumière à haute intensité change la matière et comment la matière affecte la lumière lors de cette interaction.
Il m'a fallu un an pour fabriquer le laser. Nous avons fait la preuve que nous pouvions augmenter l'intensité du laser par ordre de grandeur. En fait, la CPA a donné lieu aux impulsions laser les plus intenses jamais enregistrées. Nos résultats ont changé la façon dont on comprend l'interaction des atomes avec la lumière à haute intensité, à travers le monde.
C'était environ une décennie avant que les applications pratiques connues aujourd'hui commencent à se profiler.
Plusieurs applications pratiques
En raison de la rapidité des impulsions à haute intensité, le laser n'endommage que les zones où il est appliqué. Le résultat est précis, des coupes nettes qui sont idéales pour les métaux transparents. Un chirurgien peut utiliser la CPA pour trancher la cornée d'un patient durant une chirurgie de l'œil au laser. Cela peut couper proprement les pièces de verre dans nos téléphones cellulaires.
Les scientifiques se servent de ce que nous savons à propos des lasers à haute intensité et s'appliquent à trouver une façon d'utiliser les lasers CPA les plus intenses pour accélérer des protons.
Espérons qu'un jour, ces particules accélérées aideront les chirurgiens à l'ablation des tumeurs au cerveau qu'ils ne peuvent réussir aujourd'hui. Dans l'avenir, les lasers CPA pourront nous débarrasser des débris spatiaux en les repoussant hors de notre orbite et de l'atmosphère de la Terre, où ils se consumeront et ne percuteront pas les satellites actifs.
Dans de nombreux cas, il y a un décalage de plusieurs années, ou même de décennies, entre les applications pratiques et les découvertes initiales.
Albert Einstein a créé des équations pour le laser en 1917, mais ce n'est qu'en 1960 que Theodore Maiman a fait la première démonstration du laser. Isidor Rabi a mesuré la résonance magnétique nucléaire la première fois en 1938. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1944 pour sa recherche, qui a mené à l'invention de l'imagerie par résonance magnétique ou IRM. Le premier examen par IRM sur un patient humain a eu lieu en 1977.
Les applications méritent assurément beaucoup d'attention. Avant d'en arriver là cependant, les chercheurs doivent d'abord comprendre les questions fondamentales sous-jacentes.
Le terme «science fondamentale» peut donner la fausse impression qu'elle n'affecte pas réellement nos vies parce qu'elle semble si éloignée de tout ce qui s'y rapporte. De plus, le terme basique a une définition non scientifique signifiant «simple», qui mine son importance dans le contexte de «science basique».
Nous devons donner l'occasion aux scientifiques, en temps et en argent, de poursuivre leur recherche à long terme basée sur la curiosité en science fondamentale. Le travail qui n'a pas de ramifications directes avec l'industrie ou notre économie a aussi sa valeur. On ne sait jamais ce qui peut résulter du soutien accordé à un esprit curieux qui tente de découvrir quelque chose de nouveau.
La version originale de cet article a été publiée sur La Conversation.
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