Prix Nobel de physique : comment l'invention du Français Gérard Mourou a révolutionné l'utilisation des lasers

Prix Nobel de physique : comment l'invention du Français Gérard Mourou a révolutionné l'utilisation des lasers
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DÉCRYPTAGE - Le prix Nobel de Physique a été remis ce mardi à trois chercheurs, dont le Français Gérard Mourou, pour leurs travaux sur les champs électriques et les lasers. Des recherches qui ont permis des avancées majeures, notamment dans le domaine de la médecine. LCI les décrypte avec deux scientifiques du CNRS.

Trois chercheurs, dont le physicien français Gérard Mourou, ont été récompensés ce mardi 2 octobre pour leurs travaux sur les champs électriques et les lasers. Leurs découvertes ont "révolutionné la physique des lasers" et la conception d'"instruments de précision avancée qui ouvrent des champs inexplorés de recherche et une multitude d'applications industrielles et médicales", a souligné l'Académie royale des sciences. Pour en savoir plus, LCI a interrogé Marc Sentis, délégué scientifique à l’Institut de physique du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) sur le suivi des projets lasers intenses, et Philippe Zeitoun, chercheur au CNRS au sein du laboratoire d’optique appliquée.


Aujourd'hui âgé de 74 ans, Gérard Mourou, polytechnicien, et son étudiante Donna Strickland ont inventé la technique d'amplification des lasers, appelée "Chirped Pulse Amplification (CPA)". Cette CPA génère des impulsions ultracourtes et de très haute puissance. "Jusqu’à leur invention, dès lors qu’ils atteignaient un certain niveau d’intensité, les cristaux qui forment le faisceau des lasers se brisaient. Dans un article paru en 1985, ils ont décrit une méthode qui permettait d’intensifier, de manière exponentielle, la puissance de ces lasers sans les casser", résume Marc Sentis. C’est comme si avec une voiture vous étiez limité à quelques chevaux. Et puis que, tout d’un coup, vous trouviez un moyen de construire un moteur dont on n’arrête pas d’augmenter la puissance", poursuit-il.

Des avancées majeures dans le traitement des cancers

Dans le domaine de la médecine, les travaux de Gérard Mourou et Donna Strickland ont ensuite permis des avancées majeures, notamment dans le traitement des tumeurs du cerveau. Pour soigner ce type de cancer, on utilise généralement la radiothérapie. Mais on peut aussi utiliser des protons, c’est-à-dire des particules énergétiques. "L’avantage par rapport aux rayons X, c’est que les ondes vont s’arrêter exactement à l’endroit où vous le souhaitez dans le corps. Contrairement aux rayons X qui vont irradier la tumeur, mais aussi les organes qui se trouvent autour, précise Marc Sentis. Or, on sait que cela a des effets secondaires graves pour la santé du patient."


Les recherches des deux scientifiques ont également révolutionné le traitement de la myopie et des opérations de la cornée. "Avant de pouvoir le faire, vous avez une peau, en quelque sorte le capot de l’œil, explique Philippe Zeitoun. Pour l’enlever, on prenait une lame de rasoir, on coupait, on soulevait le capot, puis on effectuait la correction avec le laser et on attendait que cela cicatrise. La découpe n’était pas très propre. Grâce à ses travaux, Gérard Mourou a participé à l’élaboration de le technique de Lasik. Elle permet une découpe propre et nette, sans dégâts. Un chirurgien américain aimerait d'ailleurs aujourd’hui l’utiliser pour la découpe du crâne, à la place du scalpel."

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Des lasers pour faire le ménage dans l'espace

Parmi les projets menés actuellement par Gérard Mourou, l’un concerne le domaine spatial. "L'espace est une véritable poubelle, souligne Philippe Zeitoun. De plus en plus de débris se retrouvent sur les trajectoires des satellites, occasionnant régulièrement des accidents". Or Gérard Mourou travaille justement en ce moment sur des projets pour détourner ces particules et autres boulons en orbite, en tirant un laser dessus. Objectif : qu’ils rentrent dans l’atmosphère et qu’ils se désintègrent ou les envoyer au fin fond de l’espace.

Enfin, dans le domaine de la physique proprement dite, le lauréat français travaille, toujours grâce à sa découverte de 1985, sur les accélérateurs de particules et le développement des lasers peta-watts à très haute puissance. "Grâce à des impulsions ultra-intenses, vous pouvez pratiquement observer les mouvements des molécules entre elles. Autrement dit, vous avez un outil qui permet de décomposer des mouvements à l’échelle atomique", relève Philippe Zeitoun. Objectif : mieux  comprendre le "big bang" et la formation de l’univers. 

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