La science à fond la caisse : Bienvenue dans un Synchrotron !

Méconnue du grand public, la recherche sur grands instruments, à la lumière des centres synchrotrons, n'a rien à envier aux éprouvettes de laboratoire. Petite plongée dans ces structures géantes, où scientifiques de tous domaines et de tous horizons se côtoient à des rythmes effrénés .

 

Au départ, il y a les électrons

 

Commençons par le commencement. Tu as sans doute entendu parler des électrons… Non ?

Et bien, la matière est composée d’atomes, qui sont eux-mêmes composés d’un noyau et de plusieurs électrons qui tournent autour de lui, un peu comme les satellites autour d’une planète ( selon Niels Bohr, un physicien célèbre du début du 20ème)

Un électron est donc une toute petite particule qui possède une charge électrique. Un exemple de leur existence ? Sans eux, tu n’aurais pas d’électricité pour lire cette page !

 

Un synchrotron, comment ça marche ?

 

Comme tu peux le voir sur le schéma ci-dessous, un synchrotron est composé d’au moins 8 éléments. La première partie, le Linac, sert à créer des paquets d’électrons qui vont être injectés dans le Booster. A l’intérieur de celui-ci, les électrons vont être accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière. Une fois cette vitesse atteinte, les paquets sont transférés dans l’anneau de stockage dans lequel ils vont tourner pendant des heures

La trajectoire circulaire des électrons est directement reliée à une propriété bien particulière : en tournant, un électron perd de l’énergie sous forme de rayonnement lumineux ! La voilà la fameuse lumière qui va servir aux scientifiques à étudier leurs systèmes !

L’anneau de stockage est ainsi composé de plusieurs éléments magnétiques qui permettent de controler l’orbite des paquets d’électrons, ainsi que la lumière émise. 

 

De la lumière et des hommes

 

La lumière émise par les électrons couvre toute la gamme des rayonnements. On obtient ainsi de la lumière visible, des infra-rouges, des rayons X ou des rayons ultraviolets (UV).

Chaque type de rayonnement est caractérisé par sa longueur d’onde (ou son énergie, ça revient au même).

wavelenghts

Le spectre des longueurs d’onde

Les lignes de lumière

A chaque élément de courbure de l’anneau de stockage, se trouve des instruments d’optiques pour récupérer cette lumière et la diriger vers les stations expérimentales pour la mesurer : les lignes de lumière. 

Chaque ligne de lumière est comme un petit laboratoire, elle est dédiée à une gamme de longueur d’onde donnée, et permet d’utiliser certaines techniques dédiées. En faire la liste se révélerait trop long, mais sache que l’on peut déterminer la composition de la matière en scannant les différentes longueurs d’onde d’une gamme donnée. Fantastique, non ? 

Comme dans tout laboratoire, il y a des scientifiques chargés de développer les instruments qui serviront pour faire les mesures ; Ici, on les appelle les scientifiques de lignes. Du coup, ce sont aussi eux qui aident les professionnels venant utiliser les installations.

sychrotron_SOLEIL_scientifique

Un scientifique de ligne du SOLEIL, à Saclay, en France

Un monde qui ne dort jamais

Contrairement à la recherche en laboratoire, chaque équipe de scientifiques a ici un accès limité aux instruments, qui appartiennent à tous et à personne à la fois. Il faut donc savoir en tirer le meilleur parti dans des laps de temps très courts.

Lors de ces occasions, c’est toute une équipe scientifique qui vient pour travailler, 24h/24, 7j/7 !!  Entre les temps de préparations nécessaires à la bonne marche des expériences, l’obtention d’un nombre d’échantillons suffisants, de bonne qualité et présentant les propriétés que l’on veut étudier, c’est un travail titanesque !

Et si les choses ne tournent pas aussi bien que l’on aurait pu l’imaginer, autant dire la plupart du temps, il faut pouvoir réagir en temps réel. Je ne peux te confier combien de fois il m’est arrivé de devoir trouver des solutions au beau milieu de la nuit ! Et oui, il n’est pas rare de devoir travailler de nuit et le week-end lorsque l’on utilise ce type d’instrument qui vaut des millions.

Mais rassure-toi, on a tout le temps de se reposer après… ou pas !

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La Source de Lumière Suisse (SLS) de l’Institut Paul Scherrer la nuit.

Au-delà des frontières scientifiques et humaines

 

C’est également un lieu unique pour dépasser les frontières scientifiques classiques entre la physique, la chimie, la biologie ou même l’étude des matériaux anciens.

Chaque année, lors des réunions d’utilisateurs, des scientifiques de toutes les communautés viennent présenter leurs résultats lors de présentations ouvertes à tous. Mais ce n’est pas tout…

Etant donné que le temps de faisceau est un animal rare, il est commun de devoir aller le chasser à l’étranger !!! Soleil et l’ESRF en France, Diamond au Royaume-Uni ou Bessy en Allemagne, de nombreux pays possèdent un centre synchrotron ! 

synchrotron_worldwide

 

Les différents centres synchrotrons à travers le monde

Encore un endroit rempli de gens curieux et tous différents, qui apprennent à travailler tous ensemble, et à partager efficacement leurs outils !

Sur ce, je vous dis à bientôt, moi j’y retourne immédiatement !!!

 

Article proposé par Jon

 

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