L’équipe de recherche du Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR) et de l’European XFEL, sur la station expérimentale HED-HiBEF située à Schenefeld, a combiné un laser à électrons libres à rayons X et le laser optique de haute intensité ReLaX pour réussir à transformer un fil de cuivre en plasma à haute température à l’aide d’un laser ultrarapide. Cette expérience offre de nouvelles perspectives pour l’étude des interactions laser-plasma et promet d’améliorer les techniques de diagnostic de la fusion laser.

Lors de l’expérience, une impulsion laser ultracourte a frappé un fil de cuivre fin (d’une épaisseur d’environ un septième de celle d’un cheveu humain), générant une densité d’énergie extrêmement élevée dans une zone minuscule, ce qui a instantanément vaporisé le fil et formé un plasma à haute température de plusieurs millions de degrés. Ensuite, les chercheurs ont utilisé une seconde impulsion de rayons X produite par l’European XFEL comme sonde pour mesurer, par absorption résonante, l’évolution dans le temps du nombre d’ions Cu²²⁺ hautement chargés. Les résultats montrent que les ions Cu²²⁺ atteignent un pic après 2,5 picosecondes et disparaissent complètement en 10 picosecondes environ. Les simulations informatiques indiquent que les électrons initialement arrachés par le laser forment une onde de haute énergie qui, à son tour, éjecte davantage d’électrons, entraînant le processus d’ionisation. Le professeur Tom Cowan du HZDR déclare : « Personne n’avait jamais étudié ce type d’ionisation avec une telle précision auparavant. » Cette découverte est cruciale pour comprendre le transport d’énergie dans les plasmas laser et fournit des données clés pour la conception des futurs réacteurs de fusion par plasma laser.

Détails de la publication : Auteur : Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ; Titre : « This laser turns metal into a star-like plasma in trillionths of a second » ; Publié dans : « Nature Communications » (2026) ; Informations sur la revue : Nature Communications