Mise à jour le 13 déc. 2017
VISITE DU
SYNCHROTRON SOLEIL à Saclay
Organisée par
l'Association d'Astronomie VEGA
Le Jeudi 7 Décembre
2017 à 20H30
Photos : JPM pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution
peuvent m'être
demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir
les crédits des autres photos si nécessaire
La plupart des photos peuvent être consultées sur le site de Vega
à l’onglet
diaporama synchrotron.
BREF COMPTE RENDU
Le synchrotron Soleil se trouve sur le plateau de Saclay,
exactement à St Aubin dans le 91.
C’est un accélérateur de particules que l’on peut visiter, et
nous avons rendez-vous ce jeudi 7 décembre à 14H.
Avant on se rencontre pour un repas convivial avec aussi quelques
collègues de la SAF dans un restaurant situé à quelques minutes du site.
Ambiance joyeuse et studieuse….
LE
SYNCHROTRON SOLEIL.
À l’avant plan au centre, le bâtiment d’accueil où nous avons été
reçus.
Au centre de l’image le bâtiment administratif pour les
chercheurs et personnel
Dans le fond le synchrotron SOLEIL que nous allons visiter par
une journée sans … soleil !
D’abord
pourquoi SOLEIL ? C’est un acronyme qui veut dire :
Source
Optimisée de Lumière d'Énergie Intermédiaire du LURE. Mais LURE,
qu’est-ce que cela veut dire ?
LURE :
Laboratoire d’Utilisation du Rayonnement Électromagnétique, laboratoire pionnier
dans le domaine du rayonnement synchrotron, situé sur le site de l’université
d’Orsay, où ont été développées les recherches concernant l’utilisation du
rayonnement synchrotron sur plusieurs machines
LURE a été fermé en 2003 et SOLEIL a pris la suite.
Et
ensuite, c’est quoi un synchrotron ?
C’est un anneau électromagnétique qui accélère des particules
chargées ; bref un accélérateur de particules.
Le plus grand accélérateur au monde à ce jour est le grand
collisionneur de Hadrons, le LHC situé à Genève, il fait 27km de circonférence.
Ce
que nous allons voir aujourd’hui est plus modeste, c’est un accélérateur
d’électrons de 350m de circonférence.
De plus au lieu de faire circuler des particules positives
lourdes, ce sont des électrons plus légers qui circulent. Contrairement au LHC
on ne s’intéresse pas aux collisions de particules.
L’anneau, que l’on appelle anneau de stockage, n’est pas un
cercle parfait, en fait on n’en veut pas, on veut plutôt des segments de droites
constituant un anneau.
Pourquoi ? Les électrons tournent à la vitesse de la lumière dans
le vide de l’anneau, et à chaque fois qu’ils rencontrent un électro-aimant pour
les mettre sur la bonne trajectoire, ils perdent un peu d’énergie et émettent
une lumière bien particulière, appelée
rayonnement synchrotron, on l’a aussi appelé rayonnement de courbure.
Sa lumière est très intense et couvre une large gamme : des IR
aux X.
Ce sont ces faisceaux lumineux que l’on utilise pour diverses
expériences dans ce que l’on appelle des lignes de lumière.
Cette lumière permet d’explorer la matière dans ces expériences
qui sont très diverses.
Comment
ça marche ?
·
Tout démarre au niveau de l’accélérateur linéaire
d’électrons, le LINAC. Il produit des faisceaux d’électrons pulsés de 300ns
trois fois par seconde.
Ils sont accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière avec une énergie
de 100Mev, l’électron volt eV est une unité d’énergie très très faible adaptée
aux phénomènes atomiques. Le LHC est dans le domaine des TeV (Tera EV = 1012
eV).
·
Ces électrons quittent le LINAC et sont injectés
dans le Booster, un autre accélérateur de 150m de circonférence. Les électrons
tournent (une centaine de milliers de tours en une fraction de seconde) et sont
accélérés de plus en plus fort. Leur énergie augment jusqu’à quelques GeV.
·
Ils sont alors envoyés vers l’anneau de stockage,
le courant atteint alors approx 500mA. (n’oublions pas que par définition, le
courant en Ampère c’est le débit des électrons). À chaque déviation des segments
de l’anneau, ils émettent de la lumière qui est envoyée vers :
·
Les lignes de lumière pour la réalisation des
expériences prévues. Soleil est équipé de 29 lignes de lumière à la disposition
d’utilisateurs privés ou publics.
À quoi ça
sert ?
La lumière de Soleil, est de très haute qualité, sa brillance
(plus le faisceau est fin et intense et plus il est brillant) est de 10.000 fois
la brillance du vrai soleil et sa gamme de longueur d’onde est très large.
Ce sont ces caractéristiques qui en font un outil pour
explorer la matière.
Ses domaines d’applications sont représentés sur l’illustration
ci-contre.
On fait appel aux phénomènes physiques suivant dépendant des
applications : Fluorescence, diffusion, diffraction, photoémission etc..
Un exemple : notre amie Janet Borg de l’IAS, nous explique
l’application de Soleil aux poussières de « Stardust ».
LA
VISITE.
On écoute avec intérêt
les explications données avant la visite.
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Les différentes lignes de lumière nous sont
présentées |
Stéphanie nous montre un des éléments constitutifs de
l’anneau du collisionneur dans lequel on fait le vide. (à l’échelle) |
Mr Kerignard et son collègue Benjamin, nous ont passé un petit
film explicatif que j’ai retrouvé sur le Net:
En fait il y a trois parties très courtes que voici :
Partie 1 : Quand la
lumière explore la matière
Partie 2 : Les
lumières de SOLEIL
Partie 3 : Quand la
lumière explore la matière
En route pour le
Synchrotron !
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Une partie du groupe avec Mr Kerignard |
Le tableau de contrôle que l’on voit de tous les
coins de l’accélérateur. Ici le courant dans l’anneau est de 451mA |
Vue panoramique du
premier étage, on voit le dessus des lignes de lumière.
L’anneau est dans le
fond au centre derrière les verrières.
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Une des lignes de lumière. On voit ici la partie station de travail. |
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Le tableau des dosimètres à l’entrée du bâtiment. Nécessaire pour le personnel en cas d’incident, mais
pas nécessaire pour visiteur. En principe (sauf expériences) pas de
radioactivité. |
Merci à nos amis de Soleil pour cette très intéressante visite.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Explications très claires du synchrotron sur le site de canope.
Essonne : de Van Gogh aux frites sans huile, les étonnantes découvertes faites
au Synchrotron Soleil
Les
applications de l’INRA avec Soleil.
PROCHAINE CONFÉRENCE
VEGA : SAMEDI 10 Février 2017 20H30
TRM COMMUNS DU CHÂTEAU
DE PLAISIR
UNE PLANÈTE : TERRE !
par Bernard LELARD
Président de VEGA.
Bon ciel à tous
Jean Pierre
Martin
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