Prolongement technologique de la R&D fondamentale du SPP sur l’anti-hydrogène, le projet Sophi est la réalisation d’une source de positons de haute intensité. Les positons sont produits par interaction des électrons avec une cible en tungstène, puis collectés et guidés par un système magnétique. L’originalité du système vient de la faible énergie des électrons incidents qui produit un faisceau de positons ayant une forte dispersion en énergie et en impulsion. La difficulté réside dans la capture de ces positons et dans leur séparation des électrons qui sont encore 1000 fois plus nombreux que les positons.
La finalité de l’expérience « anti-hydrogène » est de vérifier le signe et l’intensité de l’accélération de la pesanteur terrestre pour l’antimatière. Dans les cas extrêmes des modèles lui laissant la possibilité d’être négative cela se traduirait par une élévation et non une chute d’un atome d’antimatière soumis à la seule force de la gravité terrestre.
La construction de cette source, basée sur un concept breveté par les physiciens Patrice Perez et André Rosowsky, a été financée par l’Agence nationale de la recherche en 2005, et complétée en 2006 par un financement du Conseil général de l’Essonne pour l’acquisition d’un mini accélérateur linéaire à électrons de 6 MeV appelé Selma.
Le linac à électrons Selma (à gauche) et la source Sophi (à droite) dans la casemate de protection radiologique.
Détecteur de flux de positons et d’électrons pour la mesure du rendement de production de positons.
La source de positons Sophi et son accélérateur associé Selma ont été installés dans le hall 126 dans le courant de l’année 2008 et les tests de mis au point se sont poursuivis jusque fin 2009. Différentes itérations ont été nécessaires pour améliorer le rapport signal/bruit du système de détection et s’affranchir des perturbations liées à l’émission radiofréquence du linac Selma. En décembre 2009 un signal de positons à été identifié. L’intensité de ce signal est plus faible que celle prévue par la modélisation ; des investigations sont en cours pour comprendre cette différence. Un porte-cible avec un circuit de refroidissement intégré est en cours de réalisation pour augmenter le taux de positons produits dans l’installation.
Une demande de financement complémentaire a été obtenue auprès du RTRA-P2I (Réseau thématique de recherche associée - Physique des deux infinis) pour poursuivre le développement de cette installation et construire une ligne de sortie des positons en provenance de la casemate de protection radiologique. Les études de cette ligne associée à un modérateur en tungstène ont débuté.
Par ailleurs, les positons sont utilisés en science des matériaux comme des sondes pour caractériser la taille des défauts ponctuels dans les structures cristallines. La source réalisée pourrait à terme être une solution de remplacement des sources de sodium 22 qui fournissent en positons des applications en science des matériaux.
Simulation des flux de positons et d’électrons produits par la cible en tungstène au niveau du détecteur.
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Dernière mise à jour : 25-01-2024
