Dans un accélérateur de particules, les électrons filent en cercle à une vitesse proche de celle de la lumière. Quand un tel électron entre en collision avec un photon — une particule de lumière —, le photon rebondit comme une balle contre un camion lancé à toute allure et repart avec une énergie bien plus grande. Ce phénomène est appelé diffusion Compton et est utilisé depuis longtemps pour produire des rayons gamma, la forme de lumière la plus énergétique.
Habituellement, on dirige un faisceau laser dans l'accélérateur pour qu'il entre en collision avec les électrons. Mais l'énergie des photons d'un laser est faible, donc les rayons gamma obtenus sont modestes. Dans la nouvelle expérience, les physiciens ont emprunté une autre voie. Dans l'anneau de l'accélérateur, les électrons, en tournant, émettent eux-mêmes un rayonnement ultraviolet — comme la lumière des phares dans un virage. Ce rayonnement a été capté et envoyé sur un miroir multicouche qui l'a réfléchi dans l'anneau, exactement dans le faisceau d'électrons. Les photons ultraviolets portent une énergie de 92 électron-volts — des centaines de fois plus que les photons d'un laser. La collision les a propulsés à une énergie de 0,543 gigaelectron-volt.
L'expérience a été réalisée sur l'anneau japonais NewSUBARU avec une énergie d'électrons de 1 gigaelectron-volt. Le taux de comptage des gamma quanta était de 1400 par seconde. Le calcul théorique correspond exactement au spectre mesuré — la méthode fonctionne donc comme prévu. Désormais, une telle source de rayons gamma peut être utilisée pour étudier la photoproduction de hadrons — des processus où, à partir d'un quantum gamma, naissent des particules qui constituent les noyaux atomiques.
Le miroir pour l'ultraviolet est constitué de couches alternées de molybdène et de silicium — l'épaisseur de chaque couche n'est que de quelques atomes, et ensemble elles agissent comme une seule surface réfléchissante.
Dans la science-fiction, les lasers gamma sont souvent dépeints comme des armes d'une puissance incroyable — voici maintenant un moyen plus compact de les pomper.