Un scanner IRM sort de sa retraite pour étudier les étoiles

L’aimant, qui appartenait à un scanner IRM, est arrivé depuis l’Australie. Il sera utilisé dans une expérience de l’installation ISOLDE du CERN (Image : Karl Johnston/CERN)

Une équipe de scientifiques est parvenue à récupérer un aimant d’un scanner IRM, qui avait servi dans un hôpital de Brisbane (Australie) pour réaliser des scanners sur des patients, et à le recycler en vue de l’utiliser dans une expérience auprès de l’installation ISOLDE du CERN.

Le projet ISS (ISOLDE Solenoidal Spectrometer) a pour mission de concevoir et de construire des instruments destinés à étudier les réactions nucléaires qui ont lieu lorsque les étoiles explosent et forment des supernovæ.

La décision de remettre en service cet aimant âgé de 15 ans a été prise lorsque l’on a été découvert qu’en fabriquer un nouveau pourrait coûter près de 1 250 000 CHF. En comparaison, la procédure complète, comprenant l’envoi et la remise en service de l’aimant de l’IRM à la retraite, coûtait environ 160,000 CHF (149,500 €).

« Trouver un aimant IRM qui convienne et qui soit capable d’atteindre une puissance de 4 Teslas n’est pas une mince affaire, mais nous avons appris l’existence de cet aimant australien par nos collaborateurs du Laboratoire national d’Argonne, et c’était exactement ce dont nous avions besoin », explique Robert Page, professeur à l’Université de Liverpool, qui dirige la collaboration internationale utilisant cet aimant.

ISOLDE est l’installation du CERN qui exploite un faisceau d’ions radioactifs ; les diverses propriétés de centaines d’isotopes atomiques y sont étudiées.

Une fois l’aimant supraconducteur arrivé au CERN, l’équipe chargée de la cryogénie s’est attelée à le refroidir avec de l’hélium liquide, pour voir s’il était encore capable de produire les champs élevés nécessaires pour le projet ISS.

Ce projet utilisera des faisceaux d’ions radioactifs, produits en bombardant des noyaux lourds avec des protons issus du Booster du Synchrotron à protons (PSB) du CERN ; les faisceaux seront ensuite envoyés sur une cible d’hydrogène lourd (deutérium) située à l’intérieur de l’aimant lui-même. Lorsque les particules arrivent sur la cible, des neutrons sont transférés sur certaines de ces particules, ce qui crée des ions ayant un nombre de protons et de neutrons inhabituel – ce sont ces ions exotiques qu’étudie ISOLDE.

Lors de ce processus, certains protons ne trouvent toutefois pas de neutron partenaire. Le fort champ magnétique de l’aimant IRM entraîne alors ces protons en spirale vers l’arrière et les fait atterrir, quelques nanosecondes plus tard, sur un détecteur au silicium.

Il est alors possible, en fonction de la position du proton dans le détecteur et de son énergie, de déterminer les niveaux d’énergie des ions exotiques. L’équipe espère ainsi comprendre comment les forces présentes dans les noyaux atomiques ayant des nombres de protons et de neutrons différents leur confèrent leurs propriétés très différentes, et comment les éléments sont créés par les supernovæ.

Le projet ISS réunit des scientifiques de l’Université de Liverpool, du Laboratoire STFC de Daresbury, de l’Université de Manchester et de l’Université catholique de Leuven.