La source de positons de haute intensité, installation Sophi (Source de positons de haute intensité), est la plateforme expérimentale de l’expérience GBar (Gravitational behavior of antimatter at rest) du Service de physique des particules dédiée à la mesure de la constante gravitationnelle de l’antimatière. Elle a été complétée d’un piège pour l’accumulation des positons et d’une ligne de déviation destinée aux développements de matériaux.
La source Sophi
Les positons sont produits par interaction des électrons avec une cible en tungstène, puis modérés et guidés par un système magnétique. L’originalité du système vient de la faible énergie des électrons incidents. Le faisceau de positons ainsi produit a 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.
Installé depuis 2007 dans le bâtiment 126 du CEA Saclay, hall de l’ancien accélérateur Saturne, la source est alimentée par un accélérateur linéaire d’électrons de 6 MeV. Basé sur un concept breveté par les physiciens Patrice Perez et André Rosowsky, ce démonstrateur a été financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR) en 2005, et le Conseil général de l’Essonne en 2006. Après plusieurs années de mise au point, il est opérationnel depuis 2010.
La source de positons de haute intensité Sophi.
Transport des positons et piège magnétique
Un système magnétique de guidage permet d’extraire les positons de la casemate de protection radiologique et de supprimer le caractère impulsionnel du flux de positons provenant de la structure temporelle de l’accélérateur d’électrons.
En 2011, grâce au financement par l’ANR du projet Positrap, un piège magnétique de stockage des positons prêté par l’institut japonais Riken a été installé et remis en service sur la ligne principale de production des positons.
Utilisation des positons en science des matériaux
En parallèle, des études ont été menées en collaboration avec les équipes du professeur André Rubbia basées au Cern pour identifier les matériaux capables de générer beaucoup de positronium. 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 ces applications de caractérisation en science des matériaux.
Collaboration GBar
La finalité de l’expérience GBar est d’identifier le signe et de mesurer 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 proposition d’expérience soumise au Cern en 2011 a été acceptée par le research board en mai 2012, et la collaboration comprenant 12 instituts européens est en train de rechercher le reste des financements nécessaires.
Les principes expérimentaux pour réaliser l’antihydrogène et pour les applications en sciences des matériaux.
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Dernière mise à jour : 21-11-2024
