nTOF

nTOF étudie les interactions entre neutron et noyau pour des énergies allant de quelques MeV à plusieurs GeV

L’installation de mesure du temps de vol des neutrons (nTOF) fonctionne au CERN depuis 2001. Il s’agit d’une source de neutrons pulsés associée à une trajectoire de 200 mètres qui a été conçue pour étudier les interactions noyau - neutron pour des énergies de neutron allant de quelques MeV à plusieurs GeV. Cette vaste gamme d’énergie et les faisceaux de neutrons d'intensité élevée produits à nTOF sont utilisés pour effectuer des mesures précises des processus liés aux neutrons.

Pour produire des neutrons, un faisceau pulsé de protons du Synchrotron à protons (PS) est dirigé sur une cible en plomb. Lorsque le faisceau frappe la cible, chaque paquet de protons produit environ 300 neutrons. Les neutrons, à l’origine rapides, sont ralentis, tout d’abord par la cible en plomb, puis par une plaque contenant de l’eau. Certains neutrons ralentissent plus que d’autres lorsqu’ils passent à travers les cibles, ce qui fait que la gamme d'énergie des neutrons (le « spectre des neutrons ») va du domaine du MeV à celui  du GeV.

Ces neutrons sont guidés par un tube de faisceau évidé jusqu’à une zone d’expérimentation située à 185 mètres de la cible. Normalement, dans une expérience, un échantillon est placé dans le faisceau de neutrons et les produits de la réaction sont détectés. Cela permet à l’équipe de reconstituer la probabilité de réaction en fonction de l’énergie du neutron incident.

Les mesures du temps de vol des neutrons contribuent considérablement à comprendre les données sur le noyau. Il n’existe actuellement que peu d’installations de mesure du temps de vol dans le monde et elles ont toutes leurs propres caractéristiques. La force de nTOF est l’étendue de sa gamme d’énergie et le nombre élevé de neutrons par impulsion.

Les données produites par nTOF sont utilisées en astrophysique pour l’étude de l’évolution des étoiles et des supernovas. Les faisceaux de neutrons intenses jouent également un rôle important en hadron-thérapie (le traitement de tumeurs à l’aide de faisceaux de hadrons) et des études sur le processus d’incinération des déchets nucléaires radioactifs.

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