« Je pensais que les records de puissance venaient des centrales » : pourquoi un laser près de Bucarest dépasse toute l’électricité du monde en un éclair

Imaginez la scène : un ingénieur explique à des proches ce qu’il fabrique dans son laboratoire près de Bucarest, et la réponse fuse, presque incrédule : « Je pensais que les records de puissance venaient des centrales ». Une réaction somme toute logique, tant on associe spontanément la puissance électrique aux barrages, aux réacteurs nucléaires ou aux immenses parcs éoliens. Pourtant, dans une salle climatisée du site de Măgurele, un laser parvient à générer, le temps d’un battement de cils, une puissance qui dépasse celle de toutes les centrales électriques du monde réunies. Une prouesse qui semble défier le bon sens, et qui mérite qu’on s’y attarde.

Quand un éclair de laboratoire éclipse toutes les centrales du monde

Le chiffre a de quoi donner le vertige : 10 pétawatts, soit dix millions de milliards de watts, concentrés dans une impulsion lumineuse d’une durée infinitésimale. Pour saisir l’ampleur du phénomène, il faut comparer cette puissance instantanée à celle de l’ensemble des centrales électriques de la planète, largement dépassée en une fraction de seconde. Ce n’est pas une image d’Épinal ni une exagération journalistique : c’est bien la réalité physique mesurée sur ce site roumain.

Cette performance n’est pas un coup de chance mais l’aboutissement de plusieurs années de recherche menées au sein du complexe ELI-NP, pour Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics, installé à Măgurele, dans la banlieue de Bucarest. Le site fait partie d’un réseau européen de trois installations dédiées à l’étude de la lumière extrême, aux côtés de la République tchèque et de la Hongrie. C’est précisément le 7 mars 2019 que le système a généré ses premières impulsions à ce niveau de 10 pétawatts, un jalon salué à l’époque comme une performance sans précédent dans le monde des lasers de haute puissance.

La clé de cette prouesse réside dans la brièveté extrême de l’impulsion. Contrairement à une centrale qui produit de l’énergie en continu, jour après jour, le laser libère toute sa puissance en une fraction de seconde, de l’ordre de la femtoseconde, soit un millionième de milliardième de seconde. C’est précisément cette concentration temporelle qui permet d’atteindre des valeurs aussi vertigineuses sans nécessiter une quantité d’énergie totale déraisonnable, un peu comme si l’on comprimait toute l’énergie d’un éclair d’orage dans l’espace d’un clignement de paupières.

Le tour de force technique derrière ces pétawatts

Obtenir une telle puissance ne s’improvise pas. Les ingénieurs du groupe français Thales, qui a conçu et installé ce système à partir de fin 2016, ont eu recours à une technique baptisée amplification à dérive de fréquence, une méthode qui a valu à ses inventeurs le prix Nobel de physique en 2018. Le principe consiste à étirer une impulsion lumineuse dans le temps avant de l’amplifier, puis à la recompresser pour restituer toute son énergie en un instant. Une sorte de ressort optique que l’on tend progressivement avant de le relâcher d’un coup.

Cette approche évite d’endommager les composants optiques, qui ne supporteraient pas une amplification directe d’une telle intensité. Le procédé demande une précision extrême, chaque élément du dispositif devant être calibré au nanomètre près pour garantir la cohérence du faisceau final. Le complexe roumain abrite d’ailleurs deux lasers jumeaux, chacun capable de délivrer 10 pétawatts, une configuration unique qui permet de mener des expériences croisées ou complémentaires, ELI-NP revendiquant à ce titre le premier système au monde à double bras fonctionnant à cette puissance.

Le 13 avril 2023, une nouvelle étape a été franchie lorsque l’équipe a focalisé pour la première fois au monde des impulsions de 10 pétawatts sur des cibles solides. Concrètement, 240 joules d’énergie ont été concentrés en une impulsion ultracourte de 24 femtosecondes sur une fine feuille d’aluminium, afin de générer des particules et des rayons X de haute énergie. Depuis, le rythme des expériences n’a cessé de s’intensifier : le 1er novembre 2024, le centre a enregistré un record de 274 tirs laser en une seule journée à pleine puissance, contre une moyenne de 127 tirs quotidiens durant les huit semaines précédentes.

Pourquoi la Roumanie est devenue le théâtre de cette révolution scientifique

Le choix de Măgurele, en périphérie de Bucarest, ne doit rien au hasard. Ce site abritait déjà une tradition scientifique roumaine solide, héritée de plusieurs décennies de recherche en physique nucléaire. L’implantation d’ELI-NP s’est appuyée sur cet écosystème préexistant pour attirer chercheurs et financements internationaux, un peu à la manière dont le CERN a su fédérer autour de lui tout un pan de la physique européenne.

L’Union européenne a vu dans ce projet une opportunité de renforcer les capacités scientifiques d’un pays d’Europe de l’Est, tout en consolidant sa position dans la compétition mondiale des lasers de haute puissance. Les États-Unis, la Chine et le Japon développent en parallèle leurs propres infrastructures, rendant cette course technologique particulièrement stratégique. Dans ce contexte, la Roumanie n’a rien d’un acteur périphérique : elle occupe désormais une place centrale dans les discussions internationales sur la physique des hautes énergies.

Ce positionnement a permis au pays de sortir de l’ombre scientifique et d’attirer des équipes de recherche venues du monde entier. En ce moment même, la dynamique se poursuit : en février 2026, la Roumanie a lancé la phase finale d’un nouveau système de faisceau gamma sur ce même site, marquant la transition vers l’exécution effective de cette seconde machine scientifique majeure. Au-delà de la prouesse technique, cette réussite représente un symbole fort pour la recherche fondamentale européenne, démontrant qu’innovation et excellence scientifique ne sont pas l’apanage des grandes puissances historiques.

Des applications qui dépassent largement le cadre du laboratoire

Cette puissance phénoménale n’a rien d’un exploit gratuit : elle ouvre des perspectives concrètes en physique nucléaire, notamment pour étudier la structure de la matière à des échelles jamais explorées. À terme, la source laser d’ELI-NP doit permettre d’atteindre des intensités focalisées allant jusqu’à 10 puissance 23 watts par centimètre carré, un niveau qui pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre les processus qui régissent le cœur des étoiles ou les réactions nucléaires les plus extrêmes.

Le domaine médical pourrait également bénéficier de ces avancées, avec des applications potentielles dans le traitement du cancer par des faisceaux de particules accélérées. Ces impulsions ultra-brèves permettraient de cibler des tumeurs avec une précision inédite, limitant les dommages aux tissus sains environnants, un peu comme un bistouri de lumière capable de trancher sans jamais dévier de sa trajectoire.

D’autres applications concernent la production d’isotopes radioactifs utilisés en imagerie médicale, ainsi que le développement de nouvelles techniques d’analyse des matériaux, capables de sonder la matière à l’échelle atomique. Autant de pistes qui montrent que ce laser, loin d’être un simple objet de curiosité scientifique, pourrait un jour se retrouver au cœur d’avancées très concrètes, y compris dans nos hôpitaux.

En définitive, le record établi par ELI-NP illustre comment repousser les limites de la puissance instantanée, maîtriser des technologies d’amplification sophistiquées et ouvrir des applications concrètes en médecine et en physique fondamentale constituent les trois piliers d’une avancée scientifique majeure portée par la Roumanie. Un pays qui, en quelques années seulement, est parvenu à s’imposer comme une référence mondiale dans un domaine où on ne l’attendait pas forcément. De quoi rappeler que les grandes révolutions scientifiques ne se jouent pas toujours là où on les cherche.