Il ne faut pas confondre puissance et énergie, même si le grand public mélange souvent les deux notions. L’énergie, c’est la quantité totale de travail fournie, un peu comme le volume d’eau contenu dans un seau. La puissance, elle, mesure la vitesse à laquelle cette énergie est délivrée, comme le débit d’un robinet. Or c’est justement en jouant sur cette distinction, en comprimant une énergie somme toute modeste dans un intervalle de temps vertigineusement court, que des physiciens sont parvenus à un résultat qui semble défier le bon sens.

À quelques kilomètres de Bucarest, sur le site de Magurele, un laboratoire roumain abrite depuis 2019 un laser capable de générer, pendant une fraction de seconde inimaginable, une puissance instantanée supérieure à celle de toutes les centrales électriques du monde réunies. Ce n’est pas une image, mais une réalité mesurée et documentée. Voici comment cette installation, baptisée ELI-NP, est devenue un jalon mondial de la physique des lasers de haute intensité.

Dix pétawatts, un chiffre qui dépasse l’entendement

Un pétawatt, c’est un million de milliards de watts. Pour se donner une idée, la puissance électrique installée sur l’ensemble de la planète, toutes centrales confondues, nucléaires, thermiques, hydrauliques ou renouvelables, tourne autour de quelques milliers de gigawatts, soit à peine quelques térawatts. Le laser d’ELI-NP, lui, atteint 10 pétawatts, c’est-à-dire des milliers de fois cette puissance mondiale cumulée, mais concentrée dans un éclair d’une brièveté extrême.

C’est précisément là que réside le tour de force. Cette puissance colossale n’existe que pendant environ 24 femtosecondes, soit 24 millionièmes de milliardième de seconde. L’énergie totale libérée, environ 240 joules, correspond à peu près à celle d’une petite ampoule allumée quelques secondes. Mais compressée dans un instant aussi fugace, elle produit un éclair dont la puissance instantanée écrase littéralement toute production électrique humaine, l’espace d’un battement de cils inaccessible à l’œil nu.

Dans les entrailles d’ELI-NP, la mécanique d’un record

Derrière cette prouesse se cache une signature bien française. C’est le groupe Thales qui a conçu et installé ce système laser hors norme, dont la livraison a débuté fin 2016 sur le site roumain. Après une phase de développement et de vérifications préliminaires menée en France, les ingénieurs ont progressivement monté en puissance sur place, jusqu’à démontrer un faisceau stable de 7 pétawatts pendant plus de quatre heures en continu, une performance déjà remarquable en soi.

Puis vient le moment charnière : le 7 mars 2019, le système génère ses toutes premières impulsions à 10 pétawatts, un niveau alors qualifié de performance sans précédent. Le dispositif est en réalité conçu pour délivrer deux faisceaux jumeaux de 10 pétawatts chacun, faisant d’ELI-NP le tout premier système au monde à double bras fonctionnant à cette puissance, connu sous l’acronyme HPLS. Cet ensemble constitue depuis le cœur battant d’un centre de recherche entièrement dédié à la physique nucléaire fondamentale.

Quand la lumière réécrit les lois de la physique

Atteindre 10 pétawatts en laboratoire est une chose. Utiliser cette puissance pour produire des résultats scientifiques concrets en est une autre. Le 13 avril 2023, l’équipe roumaine franchit une nouvelle étape mondiale en focalisant, pour la toute première fois, des impulsions de 10 pétawatts sur des cibles solides. Une avancée saluée comme un jalon majeur en physique des plasmas laser.

Concrètement, les 240 joules d’énergie évoqués plus haut ont été concentrés sur une fine feuille d’aluminium, à peine plus épaisse qu’un cheveu. Le choc est si violent qu’il génère instantanément des particules et des rayons X de très haute énergie. L’objectif, à terme, est de pousser l’intensité focalisée jusqu’à 10 puissance 23 watts par centimètre carré, un seuil qui permettrait de sonder des états de la matière normalement réservés au cœur des étoiles ou aux environnements les plus extrêmes de l’univers.

Ce que la Roumanie a changé pour la science mondiale

ELI-NP n’est pas un simple coup d’éclat isolé, mais bien une infrastructure qui a gagné en maturité au fil des années. Le 1er novembre 2024, le centre a enregistré un record de 274 tirs laser en une seule journée à pleine puissance de 10 pétawatts, alors que la moyenne des huit semaines précédentes se situait autour de 127 tirs quotidiens. De quoi alimenter des expériences pointues sur l’accélération d’électrons, la diffusion Compton inverse ou encore la production de muons.

Le site roumain n’est d’ailleurs qu’un des trois piliers de l’initiative européenne Extreme Light Infrastructure, complétée par des installations en République tchèque et en Hongrie, avec l’ambition commune de déployer le système de faisceaux laser le plus intense au monde. Et l’histoire ne s’arrête pas là : en février 2026, la Roumanie a lancé la phase finale d’un tout nouveau système de faisceau gamma sur ce même campus, marquant le passage de la conception à l’exécution effective d’une seconde machine scientifique tout aussi ambitieuse.

De ce laboratoire niché aux portes de Bucarest émerge ainsi une leçon assez vertigineuse sur ce que la physique moderne peut accomplir en comprimant l’énergie dans des instants toujours plus courts. Entre le record de 2019, la focalisation historique de 2023 et la cadence industrielle atteinte fin 2024, ELI-NP illustre à quel point l’Europe, et la France par son savoir-faire industriel, pèsent encore dans la course mondiale aux lasers de très haute puissance. Reste à savoir jusqu’où cette lumière extrême pourra repousser les frontières de notre compréhension de la matière, et quelles applications concrètes, en médecine ou en science des matériaux, finiront par en découler.