Synchrotron soleil visite Vega du 7 dec 2017

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.


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 !


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