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Le Laboratoire de sources femtosecondes (ALLS) permet de filmer les dynamiques dans la matière

À l’Institut national de la recherche scientifique, on utilise le laser le plus puissant du Canada pour étudier une variété de sujets, de la croissance des plantes au comportement des métaux sous contrainte
Par
Sharon Oosthoek
Établissement(s)
Institut national de la recherche scientifique
Province(s)
Québec
Une grande machine complexe, équipée de nombreux fils et tuyaux, se trouve dans un laboratoire.

Le Laboratoire de sources femtosecondes (ALLS) de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) abrite le laser le plus puissant du Canada. Ce laser permet aux équipes de recherche de scruter les tréfonds de la matière vivante et non vivante, même en cours de mouvement et de changement, et de produire des images en haute résolution du comportement des atomes et des électrons dans la matière.

En utilisant des longueurs d’onde couvrant toute la gamme du spectre électromagnétique ainsi que des particules de très haute énergie dont des électrons, les lasers du laboratoire ALLS permettent des observations de toutes sortes.

Par exemple, les chercheurs et les chercheuses se servent actuellement des rayons X produits par le laser pour étudier la croissance souterraine des racines des plantes. En comprenant de quelle façon les racines évoluent en réponse aux changements climatiques, aux maladies et aux infestations d’insectes, il sera possible de développer des cultures plus résistantes.

Parmi les autres travaux que permet le laboratoire ALLS, on retrouve notamment l’étude de la réaction des alliages sous contrainte, l’imagerie biomédicale et le développement de dispositifs d’information quantique basés sur des sources de lumière ultra-rapides.

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Une grande machine métallique complexe, équipée de nombreux fils et tuyaux, se trouve dans le laboratoire « ALLS ».

Alors que la production électrique mondiale est d’environ 10 térawatts (un térawatt équivaut à un billion de watts), le laser du laboratoire ALLS peut produire de l’énergie sous forme de courtes impulsions d’énergie extrêmement concentrée – jusqu’à 750 térawatts. Cette production est possible parce que les impulsions d’énergie du laser durent à peine quelques dizaines de femtosecondes (une femtoseconde = 0,000 000 000 000 001 seconde).

Grâce à ces émissions courtes et concentrées de lumière de haute énergie, les chercheurs et chercheuses produisent des images dont la résolution spatiale dépasse celle d’autres instruments de recherche comme les synchrotrons. Ils peuvent également utiliser ces émissions rapides pour faire de l’arrêt sur image afin de voir comment les particules se déplacent dans le temps.

« Nous sommes essentiellement des cinéastes; nous filmons la matière », explique François Légaré, directeur scientifique du laboratoire ALLS.

À voir : La vidéo The Molecular Road Movie vous fera découvrir la capture de fragments moléculaires itinérants en temps réel, telle qu'elle est réalisée au laboratoire ALLS.