Les Grands Instruments - Le Rayonnement Synchrotronique
(J.P. Gaspard - Université de Liège)
(consultez le site web à l'adresse : http://www.esrf.fr)

     Un synchrotron est un accélérateur d'électrons qui permet d'observer la matière à l'échelle de ses atomes constitutifs, de visualiser la structure des molécules (des plus petites aux plus grandes), d'examiner la surface des matériaux, de suivre des réactions ultrarapides, ... C'est donc un supermicroscope doté d'une résolution de l'ordre du dix-millième de nanomètre (= 0,001 Å (angström) ou 10^-13 m).
     Pour cela, ce gigantesque instrument (photo ESRF) doit produire une onde électromagnétique (de la "lumière" invisible) de très courte longueur d'onde (l = 10^-8 à 10^-10 m), allant de l'ultraviolet lointain jusque dans le domaine des rayons X. Ce faisceau de rayons X est très fin, de la taille d'un cheveux, mais très intense.

   
début - page précédente - page suivante - fin

Production du rayonnement synchrotron

     Le rayonnement synchrotron est produit en accélérant des électrons émis par un canon à électrons, d'abord dans un accélérateur linéaire puis circulaire (    animations flash) jusqu'à ce qu'ils atteignent une énergie de l'ordre de 6 billions d'électron-volt (6 GeV). Ce paquet d'électrons est alors éjecté dans un très grand anneau circulaire (268 m de diamètre (photo ESRF)) où ils circulent sous vide, à énergie constante, pendant des heures. C'est là qu'ils produisent des faisceaux électromagnétiques vers des lignes de lumière (plusieurs dizaines sur les 844 m de circonférence du synchrotron), chaque ligne étant utilisée pour un type d'expérience particulier.

   
début - page précédente - page suivante - fin

Applications du rayonnement synchrotron

     Les applications des techniques ultramicroscopiques sont très larges. Elles vont de la cristallographie des macromolécules (biologiques et synthétiques) à la science des matériaux, en passant par l'étude des surfaces et interfaces. Toutes ces recherches font appel à des équipes pluridisciplinaires comprenant très souvent des physiciens, licenciés et docteurs, et des techniciens spécialisés. A l'ESRF à Grenoble, sur les 600 personnes qui y travaillent journellement, une centaine ont une formation de physicien. Chaque année plusieurs milliers de chercheurs viennent travailler dans ce centre où ils peuvent disposer d'un certain "temps de faisceau", attribué sur base des propositions de recherche soumises à un comité scientifique.

   
début - page précédente - page suivante - fin

Les particules ultimes de la matière

     Une des applications très importante des synchrotrons est de permettre l'étude des particules ultimes de la matière et la mise en évidence de particules dont l'existence a été prévue théoriquement. C'est ainsi qu'en 1996, on a pu fabriquer de l'antihydrogène, antimatière de l'hydrogène où le proton du noyau est remplacé par un antiproton et l'électron gravitant autour de ce noyau par un positron (voir Positron et Antimatière).