Les bourses « Advanced » de l'ERC sont destinées à des chercheurs et chercheuses de haut niveau, identifiés comme des leaders dans leur domaine respectif. Elles visent à explorer des sujets de recherche novateurs à l’image du projet de Julien Fuchs, directeur de recherche CNRS au Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses (LULI - UMR CNRS, École polytechnique, CEA) qui souhaite reproduire en laboratoire la synthèse des atomes les plus lourds de l’univers.

Le projet Genesis

L’origine des éléments dits "superlourds" est encore mal connue et si des théories placent leur conception lors d’évènements violents dans l’espace (supernovæ ou fusion d’étoiles à neutron), il n’est pas encore possible de les reproduire en laboratoire pour confirmer ces hypothèses. L’ambition du projet Genesis de Julien Fuchs est de réunir en laboratoire les conditions de cette fabrication, grâce à la nouvelle génération de lasers ultra-intenses dans lesquels sont impliqués des chercheurs de l’École polytechnique.

En effet, deux projets d’envergure : l’Extreme Light Infrastructure (ELI) à l’échelle européenne et le laser Apollon sur le plateau de Saclay, vont atteindre des intensités bien supérieures aux machines actuelles. C’est sur ces capacités que repose le principe de synthèse proposé par le chercheur.

Pour fabriquer les éléments "superlourds" comme l’uranium, il est nécessaire d’enrichir les noyaux des atomes d’un seul coup, afin de dépasser la « barrière du bismuth », un élément qui se désintègre trop rapidement pour qu’il soit possible de continuer à l’alourdir. En utilisant les lasers intenses, l’objectif est de créer un plasma (matière constituée de particules chargées, d'ions et d'électrons) qui accélère des protons, puis d’utiliser ce faisceau de protons pour produire des neutrons par réaction nucléaire. Enfin, en bombardant des atomes avec plusieurs neutrons d’un seul coup, il sera possible de franchir la barrière du Bismuth et d’obtenir en laboratoire des éléments qui sont habituellement créés dans l’espace.

Cette méthodologie se base sur une expertise que Julien Fuchs a développée sur les plasmas créés par laser au cours de sa carrière de recherche, et qui a trouvé de nouvelles applications grâce au Labex Plas@par. Ce laboratoire d’excellence réunit la communauté scientifique d’Ile de France autour des plasmas et a permis au chercheur de rencontrer des astrophysiciens pour travailler avec eux afin de clarifier des phénomènes observés dans l’espace.

Ces travaux lui ont inspiré ce projet de recherche novateur, et le soutien de l’ERC pour l’achat d’équipement et l’embauche de doctorants et de jeunes chercheurs lui permettra d’enrichir la connaissance des conditions de formations de ces atomes superlourds et d’identifier dans l’espace les sites astronomiques qui ont pu leur donner naissance.