Avec le laser, "On peut réduire la radioactivité d'un million d'années à 30 minutes" Gérard Mourou, prix Nobel de physique

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(Crédits : TT NEWS AGENCY)
Ce mardi 2 octobre, Gérard Mourou, professeur émérite à l’école polytechnique, recevait le prix Nobel de physique 2018. Il vous explique ses découvertes et leurs applications. Propos recueillis par Benoît Tonson, The Conversation

Gérard Mourou, professeur émérite de l'École polytechnique a été récompensé par le prix Nobel de physique 2018. Il partage cette récompense avec la Canadienne Donna Strickland pour avoir conjointement élaboré une méthode de génération d'impulsions optiques ultra-courtes de haute intensité, ainsi qu'avec Arthur Ashkin pour l'invention des pinces optiques et de leurs applications médicales. The Conversation l'a rencontré à l'École polytechnique, le jour de l'annonce du prix.

La technique qui m'a valu le Nobel

J'ai obtenu le Nobel pour l'invention d'une technique laser appelée chirped pulse amplification (CPA) : une méthode de génération d'impulsions optiques ultra-courtes de haute intensité. Elle permet d'obtenir des puissances considérables, d'aller dans des domaines de la physique qu'on ne pouvait pas atteindre. Les puissances de laser atteintes aujourd'hui sont de l'ordre de 1021 W/cm2. Elles permettent d'obtenir des pressions, températures et champs électriques extrêmement élevés en laboratoire.

Amplification par étalement et recompression des impulsions (CPA). Strickland et Mourou, Opt.Comm.56, 219 (1985)

Avant le développement de cette technique, on était gêné car on arrivait à un certain seuil de puissance où on ne pouvait plus amplifier. Le champ électrique laser était tellement élevé que l'on endommageait le matériel optique lui-même.

C'est en 1983, avec mon étudiante Donna Strickland avec qui je partage ce Nobel que nous avons imaginé la CPA.

Notre idée était d'étaler dans le temps les composantes de fréquence et allonger les pulsations de quelques femto secondes (10-15 secondes) à quelques nano secondes (10-9). Cela diminue leur intensité et permet de les amplifier sans saturation. Un second système de réseaux recomprime ensuite les pulsations amplifiées. Un énorme gain en intensité est réalisé. C'est comme au karaté : on délivre une puissance très importante dans un temps très, très bref.

Lorsque j'ai soumis cette idée à Donna, en lui demandant de la mettre en œuvre, elle m'a répondu que c'était « facile » et que ça « ne constituait même pas un sujet de thèse ». Je peux lui dire aujourd'hui, qu'elle avait raison ce n'était pas un sujet de thèse, c'était un sujet de prix Nobel !

Un laser surpuissant pour la chirurgie de l'œil

La plus connue des applications, c'est la chirurgie de l'œil : c'est notre invention ! Ce que l'on appelle la chirurgie femto seconde réfractive de l'œil et de la cornée. L'impulsion est tellement courte que l'on peut faire une ablation alors que la matière n'a pas le temps de suivre, donc rien n'est détruit autour. Le risque d'effet délétère pour le patient est ainsi minimisé et notre technique a permis de corriger la vue de millions de personnes.

Tout est parti d'un accident : au début de l'utilisation de ce laser, un étudiant était en train de monter son expérience, d'aligner le laser. D'un coup « pof », il prend un coup de laser dans l'œil ! On l'amène à l'hôpital et quand l'interne l'a examiné, il s'est exclamé : « incroyable ! Qu'est ce que c'est comme laser ? » L'œil était endommagé, mais là, la blessure était « parfaite ». C'est-à-dire qu'il y avait une tâche, nette, sans débris autour, alors qu'habituellement une lésion provoquée par un laser ressemble à un volcan. On a pensé qu'il y avait là, matière à essayer cette technologie dans le domaine de l'ophtalmologie. Deux ou trois jours après, le médecin m'a téléphoné en me demandant de faire partie de notre équipe, et nous avons travaillé ensemble à l'élaboration de cette technique.

Une idée pour les déchets nucléaires

Celle qui me tient particulièrement à cœur est le traitement des déchets radioactifs avec nos techniques lasers. Je m'explique : prenez un noyau atomique : il est composé de protons et de neutrons, si on met un neutron en plus ou si on enlève un, ça change absolument tout. Ce n'est plus le même atome, ses propriétés vont alors totalement changer. La durée de vie de ces déchets est changée fondamentalement : on peut la réduire d'un million d'années à 30 minutes !

On est déjà capable d'irradier avec un laser à grand flux beaucoup de matière d'un seul coup, la technique est donc parfaitement applicable et théoriquement rien ne s'oppose à une utilisation à échelle industrielle. C'est le projet que je suis en train de lancer en collaboration avec le CEA. Nous pensons que d'ici 10 ou 15 ans nous pourrons vous montrer quelque chose.

C'est vraiment ce qui continue à me faire rêver : toutes les applications futures de notre invention. Lorsqu'on travaille, c'est la passion qui nous anime, pas les espoirs de Prix Nobel. C'est notre curiosité qu'il nous faut assouvir. Après mon prix, je vais continuer !

The Conversation _______

Gérard Mourou, Professeur et membre du Haut-collège, École Polytechnique ; propos recueillis par Benoît TonsonÉditeur Science + Technologie, The Conversation France.

La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation

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Commentaires
a écrit le 29/09/2019 à 15:03 :
il manque une donnée : la conso énergétique de ce laser.
si il faut l'équivalent d'1 gramme de combustible pour "désactiver" la dangerosité de 1 gramme de combustible usagé on est pas rendus....
a écrit le 27/07/2019 à 7:17 :
Je me disais bien qu'un jour la durée des matières radio actives trouverait sa solution.
Mais je pensais que ce ne serait pas avant un bon siècle
a écrit le 13/07/2019 à 13:50 :
Je me demande en quoi un rayonnement pourrait-il réduire la toxicité énorme de certains éléments radio-actifs ? Et si au contraire ça provoquait une catastrophe ?
Il est vrai que je ne suis pas versé dans ce domaine, je l'avoue.
Réponse de le 22/07/2019 à 11:53 :
Un élément est radioactif à cause de son nombre de neutron.
En détruisant un ou plusieurs neutron, on transforme un élément élément radioactif en élément stable.
a écrit le 12/06/2019 à 13:46 :
Voilà une découverte qui va gêner les anti nucléaires écolos verts et politisés....et les promoteurs éoliens.
Réponse de le 26/08/2019 à 19:49 :
les anti nucléaires resteront vigilants tant que cette invention "miracle" ne sera effective et efficace. Quitte à te rendre encore plus méprisant à leur égard...
a écrit le 11/06/2019 à 18:24 :
En quoi éclairer un noyau radioactif va le muter ?
a écrit le 07/04/2019 à 19:20 :
Dangereux, pour ne pas dire plus qu'un physicien, qui plus est, prix Nobel, se permette, sans réelle essai de dire que l'on peut réduire la durée de vie des déchets nucléaires de millions d'année à 30 minutes.
Je pense que la maturité d'esprit serait de faire des essais avant d'avancer une telle théorie, mais je ne suis qu'un simple technicien.....
a écrit le 10/03/2019 à 18:18 :
Mr Gérard MOUROU

Vous êtes un grand homme !
Vous avez sauvé l' humanité !
Votre nom sera gravé dans chaque pays du monde !

C'est la plus grande invention de tous les temps !

Réduire le temps de 100 000 ans à 24h
pour assainir la pollution nucléaire
alors qu'une civilisation et sa connaissance ne dure que 2000 ans max .

MERCI Mr Gérard MOUROU
a écrit le 08/03/2019 à 19:22 :
Tres bonne nouvelle ,on va donc pouvoir arrêter les travaux à Bure ,inutile d'enfouir les déchets radioactifs à 500 m sous terre ,on va les retraiter au laser très rapidement , c'est la fin de Cigéo.
a écrit le 09/02/2019 à 10:59 :
En espérant que la France deviendra le pays leader au monde vis-à-vis de cette nouvelle technologie.
a écrit le 27/11/2018 à 20:28 :
Monsieur gérard Mourou et son équipe
On ne peut que vous féliciter et remercier , pour ma part je suis contre l'enfouissement définitif des produits radioactifs ; en conséquence je souhaite que notre pays finance votre projet de transmutation des produits radioactifs avec de gros moyens , en tout les cas ceux que vous jugeriez utiles à la réussite de votre projet pour des délais les plus rapides . Nous n'avons à l'heure actuelle que trop de produits à forte radioactivité en stock .Nous comptons beaucoup sur votre travail .
a écrit le 22/10/2018 à 16:22 :
Bonjour et félicitations, à lui ....
Mais École Polytechnique de Paris ou de Lausanne ???
Réponse de le 25/11/2018 à 17:24 :
Google... jamais entendu parler ?
a écrit le 09/10/2018 à 16:23 :
Oui, tout comme Didier, je pense que ce serait vraiment formidable. Bravo et merci Monsieur de votre découverte, et j'espère que ces 10-15 années vont vite passer. Depuis le temps que nous l'attendons! Et, tant mieux si on commence à apercevoir le bout du tunnel du problème de stockage des déchets radioactifs
a écrit le 08/10/2018 à 14:10 :
La secte EELV lobby du charbon-lignite vont devenir fou ...
Réponse de le 11/02/2019 à 2:08 :
Les catastrophes nucléaires, qu'en faites vous ? Science sans conscience n'est que ruine de l"âme
a écrit le 06/10/2018 à 14:29 :
Très interessant. Il est incroyable qu'un pays comme la France puisse jeter en allocations familiales et autres formes d'assistanat tant d'argent et si peu dans ces recherches essentielles.
Réponse de le 08/10/2018 à 11:33 :
Incroyable de tenir un discours aussi polarisé. Croyez-vous pertinent d'opposer les fonds attribués en recherche fondamentale, et les fonds attribués pour une redistribution sociale ? Pourquoi ne pas viser les milliards d'euros versés aux entreprises sans contrepartie, par exemple ?

Éviter le creusement trop important des inégalités, c'est aussi permettre à des jeunes venant de milieux défavorisés de se lancer dans des études supérieures et de faire potentiellement avancer la recherche...

"Il est hélas devenu évident aujourd'hui que notre technologie a dépassé notre humanité"
a écrit le 06/10/2018 à 13:56 :
Ce serait formidable...
a écrit le 05/10/2018 à 9:41 :
10²¹ W/cm² et pas 1021 W/cm2, ça prête vraiment à confusion...
pareil, c'est pas 10-15 secondes mais 10⁻¹⁵ secondes
Ça prend un peu plus de temps de chercher comment mettre des exposants dans votre texte mais au moins c'est correct.
Sinon écrivez 10^21 au pire...
Réponse de le 11/06/2019 à 18:25 :
C'est en effet très important de bien écrire !
a écrit le 04/10/2018 à 12:34 :
Fantastique si réel ! Les déchets radioactifs seront ils ré exploitable ? si oui on a résolu les problèmes des déchets et donc de l'exploitation des centrales nucléaires !
Réponse de le 05/10/2018 à 9:55 :
Si pour ôter la radioactivité d'une matière il faut plus d'énergie qu'on a pu en produire grâce à elle dans une centrale, on a rien résolu du tout...
a écrit le 04/10/2018 à 11:18 :
Génial !

Ben écoutez les gars ça tombe bien les terrains d'entrainement ne manquent pas ! Fukushima, Tchernobyl, les sous marins nucléaires russes coulés et-c...

Allez hein, prouvez le nous maintenant pour changer des mots, merci.
a écrit le 04/10/2018 à 10:36 :
Un futur instrument pour décontaminer les vieux réacteurs ? 30 minutes de demi-vie, 10 périodes ça fait 1024 fois plus. 5 heures et la radioactivité est divisée par 1024.
Super Phoenix était censé pouvoir les transmuter les déchets mais c'était un peu scabreux comme installation (sodium liquide).
Entre les idées, la potentialité, les essais, la mise au point, l'industrialisation, réalisation, .... il peut se passer du temps. Le diable ce cachant dans les détails.
Réponse de le 04/10/2018 à 12:22 :
Ce qui est fabuleux avec la recherche fondamentale c'est que vous pouvez découvrir la propriété anti-bactérienne d'une moisissure en cherchant un vaccin contre la grippe.

Vaccin qu' Alexander Fleming n'a d'ailleurs pas trouvé, ce qui selon les critères de rentabilité aurait du le mener à Pôle emploi.

C'est pour cela que la recherche fondamentale doit rester déconnectée des contingences industrielles et financières.

Ce qui ne remet pas en cause l'utilité des recherches appliquées, puisqu'il aura fallu 10 ans de plus pour rendre la pénicilline purifiée utilisable en médecine.
a écrit le 04/10/2018 à 10:04 :
Si les travaux de ces savants permettent de mener à des solutions de neutralisation des déchets radioactifs, c'est l'humanité toute entière qui leur devra plus qu'un prix Nobel.

J'aimerai croire que le CEA aura tous les moyens pour développer la recherche sur ce sujet mais comme il dépend pour ses crédits à la fois du ministère de l'écologie, de l’éducation nationale et de celui des armées, et qu'en plus il est actionnaire d'Areva et s'est lancé dans la spéculation, je crains au contraire le pire.
Réponse de le 04/10/2018 à 10:51 :
Je partage votre inquiétude à partir du moment où certaines décisions sont en partie prises par un ministère de l'écologie dirigé par des idéologues incompétents et dogmatiques! Enfin, on peut toujours espérer!
a écrit le 04/10/2018 à 9:29 :
"si on met un neutron en plus ou si on enlève un, ça change absolument tout. Ce n'est plus le même atome, ses propriétés vont alors totalement changer."

Ca tombe bien, les laser émettent des ... photons. Je ne mets pas en doute la parole d'un prix Nobel de Physique mais où sont les infos pour faire le lien Mr les journalistes ? Surtout si c'est pour titrer votre article sur cette informations, autant faire ça jusqu'au bout ...
Réponse de le 06/10/2018 à 9:55 :
Qui dit photon, dit rayonnement électromagnétique. Qui dit rayonnement électromagnétique dit pression de radiation. Avec la pression, on transfère de la quantité de mouvement à des particules matérielles (par exemple, des protons). Ceci est sans doute le lien
a écrit le 04/10/2018 à 6:54 :
"D'ici 10 ou 15 ans on pourra peut-être vous montrer quelque chose."
Peut-être.
Essayez de dire ça à votre patron dans une boite privée! LOL
Réponse de le 04/10/2018 à 8:11 :
Commentaire stupide; il s'agite de recherche et l'idée parait intéressante; il s'agit de la valider et ce n'est pas l'affaire de claquement de doigts!
Réponse de le 04/10/2018 à 8:16 :
Commentaire stupide; il s'agit de recherche et l'idée parait intéressante; il s'agit de la valider et ce n'est pas l'affaire de claquement de doigts!
Réponse de le 06/10/2018 à 2:15 :
Ce passage m'a fait rire aussi :)
Sinon techniquement les watts pour alimenter le laser tu les produits comment ? Une invoquation ?
Réponse de le 06/10/2018 à 10:02 :
Albert Einstein a postulé le mécanisme d'émission stimulée en 1917. Ce mécanisme était sans intérêt pratique. Dans les années 50, on a mis au point les masers puis les lasers ... qui font précisément appel au mécanisme d'émission stimulée.
Réponse de le 28/02/2019 à 12:16 :
à Luke
Il s'agit d'une "puissance de crête" Sur une durée de 10^-15 seconde,
Un radar d'avion émet en crête de l'ordre de 1GigaW mais la puissance électrique consommée en permanence n'est que de quelques dizaines de watts; N'oublions pas que la puissance est une énergie divisée par le temps...
a écrit le 04/10/2018 à 5:18 :
Quelle merveille de voir qu'il y a tjrs de grands chercheurs en France. A n'en pas douter cette trouvaille sera rachete par un americain, ce gvt actuel incapable d'aider une recherche fondamentale made in France.
Réponse de le 04/10/2018 à 8:15 :
Vous avez bien raison mais quand on voit le peu de place prise par cette information dans tous nos grands médias, on comprend pourquoi il y a lieu de s'inquiéter!
a écrit le 03/10/2018 à 22:52 :
Félicitations et merci pour votre soif de savoirs !
a écrit le 03/10/2018 à 22:52 :
Félicitations et merci pour votre soif de savoirs !
a écrit le 03/10/2018 à 22:35 :
Vous êtes les héros incompris de notre temps dans une société qui s'attache à glorifier des stars de pacotilles et ignore ceux qui travaillent pour améliorer notre avenir.

Merci Monsieur pour votre travail.
a écrit le 03/10/2018 à 20:02 :
Voilà qui montre que la science se porte bien en Europe et qu'on est toujours capable de former des scientifiques d'exception contrairement à ce que les classements internationaux bidons type classement de Shanghai veulent nous faire croire.
Après les USA s'en sortent grâce à la fuite des cerveaux mais bientôt d'autres pays auront la capacité d'assécher ce flux de matière grise (dont surtout la Chine).

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