Le laser frappe une cible faite de fils fins — et en quelques dizaines de femtosecondes (milliardièmes de milliardième de seconde), il en arrache un flux de protons. Ces protons pénètrent dans un convertisseur en lithium et deutérium, où naissent des neutrons. Dans l'expérience menée avec un laser d'une puissance d'un pétawatt (un million de milliards de watts), on a obtenu jusqu'à huit millions de neutrons par joule d'énergie laser.
Le secret réside dans l'espacement entre les fils. S'ils sont trop serrés, la lumière laser ne pénètre pas en profondeur. S'ils sont trop espacés, les protons se dispersent sur les côtés. Un pas bien choisi a permis de rassembler les protons en un faisceau dense et de les diriger vers le convertisseur. Un modèle informatique a reproduit l'expérience et a montré qu'en remplaçant le convertisseur par un convertisseur en béryllium, le rendement en neutrons serait encore multiplié par quatre.
Une source de neutrons laser compacte peut fonctionner à une cadence de répétition élevée — des milliers de tirs par seconde. Cela ouvre la voie à des installations à neutrons portables, en remplacement des accélérateurs géants.
Un joule, c'est l'énergie que dépense le cœur en une contraction. Le laser de cette expérience émet par impulsion des milliards de fois plus, mais les neutrons naissent de l'énergie d'un seul joule.
Les sources de neutrons compactes rappellent les analyseurs portables de la science-fiction, capables de scruter les objets et d'en révéler la composition sur place.