Record mondial : une équipe de l’INRS et d’Infinite Potential Laboratories génère le plus grand flux de neutrons jamais obtenu avec un laser

Une percée rendue possible grâce à un partenariat stratégique et à l’infrastructure nationale, le Laboratoire de sources femtosecondes.

Groupe (de gauche à droite) : Benjamin Poupart-Raiche (étudiant, INRS), Joël Maltais (technicien, INRS), François Fillion-Gourdeau (IPL et INRS, théoricien), Simon Vallières (associé de recherche, INRS), Steve Maclean (IPL et INRS), Sylvain Fourmaux associé de recherche, INRS), Heide Ibrahim (directrice du ALLS, INRS), François Légaré (directeur du Centre EMT, INRS), Elias Catrix (étudiant, INRS)

L’Institut national de la recherche scientifique (INRS) et l’entreprise Infinite Potential Laboratories (IPL) viennent de franchir une étape historique : produire le flux de neutrons le plus élevé jamais généré à partir d’un laser. Cette avancée, réalisée grâce au laboratoire de sources femtosecondes (« Advanced Laser Light Source – ALLS »), une infrastructure nationale basée au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS, ouvre la voie à des sources de neutrons compactes, beaucoup plus accessibles que les installations actuelles de taille imposante.

Pourquoi est-ce important ? Les neutrons sont des outils précieux pour « voir à l’intérieur » des matériaux, par exemple, pour analyser leur composition ou réaliser des radiographies avancées. Aujourd’hui, leur production nécessite des réacteurs nucléaires ou des accélérateurs de particules, des infrastructures coûteuses et difficiles d’accès. Le partenariat INRS–IPL vise à transformer ce paradigme en développant, grâce au laboratoire de sources femtosecondes, des systèmes lasers compacts capables de remplacer ces installations massives. 

Une collaboration scientifique qui repousse les limites du possible 

Cette percée est le fruit du travail conjoint de Sylvain Fourmaux et Simon Vallières, associés de recherche à l’INRS, et de l’équipe d’IPL. Ensemble, ils utilisent le laser le plus puissant du Canada, installé au laboratoire ALLS, une plateforme nationale à accès partagé et le pilier de leur partenariat, pour développer des technologies de rupture. 

Leur approche consiste à accélérer des électrons dans un plasma produit par laser. Ces électrons sont ensuite projetés sur une cible en tungstène, un métal dense et très résistant, desquels sont produits des rayons gamma qui induisent une réaction photo-nucléaire produisant une quantité exceptionnelle de neutrons.  

« Cette façon de générer des neutrons s’avère très performante, au-delà même de nos attentes. Et on peut s’attendre encore à une nette amélioration des performances dans les prochaines années grâce à l’arrivée sur le marché de nouveaux modèles de laser. »  

Sylvain Fourmaux, associé de recherche, Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS.

Un record mondial avec le laser le plus puissant au Canada 

Cette technique génère 100 fois plus de neutrons par seconde que les méthodes lasers traditionnelles, un résultat sans précédent. Ces neutrons sont essentiels aux applications médicales, industrielles et scientifiques, notamment l’imagerie avancée et l’étude des matériaux. 

Les résultats ont été publiés dans Nature Communications. 

« Cette réussite témoigne de la force du partenariat entre l’INRS, IPL et l’infrastructure ALLS. Ensemble, nous repoussons les frontières de la recherche fondamentale tout en ouvrant la voie à des applications concrètes pour l’industrie et la société. » 

François Légaré, directeur du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS. 

Vers une nouvelle génération de sources de neutrons compactes 

Cette percée annonce l’avènement de sources de neutrons compactes, rapides et abordables aux applications variées : imagerie avancée de nouvelle génération, tests non destructifs plus accessibles, analyse des matériaux plus fine et rapide, le tout sans nécessité de recourir à de gigantesques infrastructures. 

« Les avancées conjointes d’IPL et de l’INRS montrent que des technologies autrefois réservées à de grandes installations sont désormais à la portée de l’industrie et du milieu de la recherche. »  

Steve MacLean, professeur associé à l’INRS et directeur technique d’Infinite Potential Laboratories  

À propos du laboratoire ALLS    

Unique au Canada, le Laboratoire de sources femtosecondes, aussi connu sous le nom d’Advanced Laser Light Source (ALLS), est une infrastructure de recherche de calibre international basée à l’INRS qui se concentre sur le développement de nouveaux types de sources laser avec des applications révolutionnaires. Membre du réseau nord-américain LaserNetUS, le ALLS a reçu du financement du ministère de l’Économie, de l’Innovation et de l’Énergie (MEIE) et de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI) dans le cadre du programme d’initiatives scientifiques majeures. 

À propos d’Infinite Potential Laboratories (IPL) 

IPL est une entreprise canadienne fondée en 2012 et dédiée au développement de dispositifs quantiques de pointe. L’organisation a constitué une équipe possédant une expertise hautement complémentaire, essentielle pour relever les défis scientifiques et technologiques liés à ce domaine. IPL s’inscrit au sein d’un pôle de commercialisation qui investit dans les avancées en science de l’information quantique susceptibles de mener à l’émergence de nouvelles technologies et applications à fort potentiel commercial. Dans le cadre de son mandat, IPL met en place des infrastructures de laboratoire de calibre international ainsi qu’une équipe technique spécialisée, afin de mener des activités de recherche avancée et de soutenir le développement de technologies quantiques transformatrices.