Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Le projet FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) de l’accélérateur d’ion lourds (GSI) en Allemagne, rassemble plusieurs thématiques de physique: celle des noyaux exotiques, la physique hadronique, l’étude des réactions d’ions lourds relativistes mais aussi la physique des plasmas et la physique atomique. Dans le cadre de la collaboration CEA/Irfu avec GSI, l’Irfu contribue à l’accélérateur linéaire (linac) à protons. Depuis 2011, les équipes du SACM et du SIS ont conçu, exécuté les plans, lancé en fabrication et installé les différents composants de l’injecteur. le 5 novembre 2015, la source a produit son premier plasma d’hydrogène avec une puissance injectée par le magnétron de 80 Watts, pulsé à 4 Hz. Ce premier résultat est un jalon important du projet et une première étape franchie avec succès pour le fonctionnement de l’injecteur.

Dans le cadre du projet E-XFEL (European X-ray Free Electron Laser) , l'Irfu participe à la construction d'un accélérateur supraconducteur en Allemagne (laboratoire DESY) en intégrant et testant les cryomodules. Le cap de 60 cryomodules, sur un total de 103, a été franchi le 26 août 2015 grâce à une cadence d’intégration de 4 jours par module. L‘expédition du 103ème cryomodule est prévue fin avril 2016. Le délai est respecté et les performances des modules sont excellentes: sur les 55 modules testés, le gradient accélérateur atteint en moyenne 27,4 MV/m, soit 16% de plus que la spécification. 33 cryomodules, sur un total de 101, sont déjà installés dans le tunnel de l’accélérateur linéaire à électrons de 1,5 km de long.

Les noyaux « exotiques » lancent le défi d’une description universelle de la structure nucléaire et soulèvent la question de l’origine de l’évolution de la structure en couches de noyaux. Une équipe de l’Irfu a développé le projet MINOS (Magic Number Off Stability) visant à répondre à ces questions. Un programme de physique a été établi en collaboration avec des équipes japonaises de RIKEN dont le RIBF (Radioactive Isotope Beam Factory) est l’accélérateur le plus performant mondialement pour produire des noyaux riches en neutrons à des énergies intermédiaires de plusieurs centaines de MeV. Les expériences avec le détecteur MINOS ont débutées en 2014 et leurs premiers résultats viennent d’être publiés dans Physical Review Letters couronnant 5 années d’efforts et ouvrant la voie à une moisson de résultats passionnants dans les années à venir.