On sait maintenant comment créer des « trous noirs »

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En utilisant un appareil permettant de projeter et concentrer un rayon X très puissant sur une molécule, une équipe de scientifiques a réussi à recréer, dans son laboratoire, un véritable trou noir. En plus petit, bien sûr.

Des scientifiques américains ont réussi à créer leur propre « trou noir » en utilisant le faisceau de rayons X le plus puissant du monde.

Dans le passé, des chercheurs avaient déjà utilisé des rayons de moindre intensité sur de petites molécules, ce qui avaient eu pour effet de débarrasser les atomes d’iode des molécules de leurs électrons. Mais cette dernière expérience a dirigé sur les molécules un rayon bien plus puissant. Les résultats sont surprenants.

Une seule impulsion du laser a quasiment tout éliminé à l’intérieur du plus gros atome de la molécule, exception faite de quelques électrons. Cela a créé un vide – dont la nature a horreur – qui s’est mis à attirer les électrons du reste de la molécule. De la même manière qu’un trou noir dans l’espace attire les étoiles alentour mais à une échelle évidemment bien plus réduite. L’expérience, menée par Daniel Rolles et Artem Rudenke de l’université d’État du Kansas, est détaillée dans un article publié le 31 mai dans le journal Nature.

« Vu les mesures et les résultats précédents, nous ne nous attendions certainement pas à ça », se rappelle Sébastien Boutet, coauteur de l’étude et chercheur au département de l’énergie au Centre de l’accélérateur linéaire de Stanford (SLAC). Ce centre abrite le Linac Coherent Light Source (LCLS, soit en français « source cohérente de lumière de l’accélérateur linéaire »), le faisceau de rayons X (ou laser à électrons libres) le plus puissant au monde, créé en 2009 à partir de l’accélérateur linéaire de Stanford qui faisait le bonheur des scientifiques depuis 1962.

L’instrument d’imagerie cohérente à rayons X dans le bureau de la Source cohérente de lumière au SLAC, en Californie.

SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY


Mais le microscopique trou noir n’a pas vécu longtemps. En 30 femtosecondes (une femtoseconde correspond à un millionième de milliardième de seconde), la molécule a perdu plus de 50 électrons et a explosé.

Mieux comprendre les molécules

Des scientifiques du monde viennent à Stanford utiliser ces puissant rayons X pour essayer de refléter avec une haute résolution différents objets biologiques, comme des virus et des bactéries. Ils mènent aussi des expérimentations pour voir comment la matière se comporte dans des conditions extrêmes et pour mieux comprendre les dynamiques de charge des molécules les plus complexes.

Mais les chercheurs apprennent encore à faire fonctionner l’appareil et à déchiffrer les résultats obtenus. Grâce à ce laser, ils collectent en effet des mesures et données provenant d’échantillons moléculaires en un battement de cil, mais ces échantillons sont inévitablement endommagés et détruits. Contacté par Mashable, Sébastien Boutet explique qu’il est parfois difficile de savoir si les mesures récoltées viennent de l’échantillon intact ou si elles reflètent déjà les dommages causés par le faisceau.

Pour Daniel Rolles, ce rayon de très grande intensité pourrait aider les scientifiques à mieux préparer et interpréter leurs travaux. « Pour toutes les expériences qu’on fait en concentrant un rayon X puissant sur un échantillon, la question est de comprendre comment cet échantillon réagit au laser », explique-t-il dans un communiqué de presse. « Notre expérience montre que nous pouvons maintenant comprendre et modeler le dommage causé par le faisceau sur de petites molécules, ce qui permettra de mieux prédire les dommages à prévoir sur d’autres systèmes moléculaires. »

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