Rencontre avec ISOLDE : nouveaux visages, nouvelles idées

L'expérience RILIS à ISOLDE. Le laser utilisé dans l'expérience a une grande capacité de sélection. (Image : Noemi Caraban/CERN)

À la cafétéria du CERN, Monika Piersa me dit sur le ton de la confidence :

« Lorsque quelqu'un est étonné d'ap prendre que le CERN s'occupe aussi de physique nucléaire, je lui explique l'intérêt de ce domaine pour l'astrophysique et l'énergie nucléaire, par exemple. C'est tout aussi important que le boson de Higgs ! »

La physique des basses énergies est au cœur de l'installation ISOLDE. C'est dans ce domaine qu'elle a acquis sa réputation de meilleure installation au monde pour l'étude d'isotopes radioactifs. (Vidéo : Christoph Madsen/CERN)

Étudiante d'été en 2016, Monika Piersa a travaillé sur ISOLDE (Isotope mass Separator On-Line), l'expérience en service la plus ancienne du CERN. Cette semaine, l'installation fête ses 50 ans de physique, plus précisément de physique nucléaire des basses énergies.

ISOLDE
À première vue, il est très difficile de différencier les expériences qui se déroulent dans le hall d'ISOLDE, mais ce n'est pas un problème pour les scientifiques, qui apprécient l'ambiance collaborative de l'installation. « Vous ne pouvez pas travailler dans votre coin et annoncer tout à coup : “venez voir, j'ai découvert l'électricité”. Vous devez aller à des conférences, partager votre travail. Si vous surgissez de nulle part, les gens se méfient. Alors que si vous voyez une personne travailler dur et avec soin, vous faites confiance aux résultats qu'elle a obtenus, parce que vous savez comment elle a travaillé », explique Razvan Lica. (Image : Maximilien Brice/CERN)

Le CERN est surtout connu pour ses recherches en physique des hautes énergies. En effet, les accélérateurs qui fournissent des protons à ISOLDE – initialement le Synchrocyclotron (SC), puis le Booster du Synchrotron à protons (PSB) – en fournissent aussi à l'accélérateur phare du CERN, le la chaîne d’accélérateurs du CERN.

Cette installation de basse énergie a besoin de tous ces protons car, pour produire des isotopes exotiques, elle doit envoyer autant de protons que possible sur sa cible. Ces isotopes sont ensuite triés puis livrés, via une douzaine de lignes de faisceau de basse énergie, à différents dispositifs d'expérimentation.

Une installation en constante évolution

ISOLDE est une installation unique en son genre, non seulement parce qu'elle est capable d'envoyer sur sa cible des protons de haute énergie (1,4 GeV), mais aussi parce que son hall d'expérimentation est en constante évolution. Plus de 50 expériences de physique différentes y sont réalisées chaque année. Certaines de ces expériences sont des systèmes « nomades », qui viennent à ISOLDE peu avant d'exploiter leur temps de faisceau, et repartent une fois leur collecte de données terminée, alors que d'autres s'y installent de façon permanente.

« La physique est une histoire sans fin »
- Monika Piersa

« L'éventail des expériences menées à ISOLDE est ce qui la rend si particulière. Il y a des expériences en physique du solide, pour mettre au point des supraconducteurs qui permettront de concevoir des ordinateurs plus rapides et moins énergivores, en biophysique et en physique médicale, pour étudier de nouveaux traitements contre le cancer, ou encore en astrophysique nucléaire, pour savoir ce qui se passe au cœur d'une étoile. La physique nucléaire trouve des applications dans tous les domaines », explique Thomas Day Goodacre, qui a travaillé sur la configuration du laser pour la source d'ions RILIS à ISOLDE.

La première expérience au CERN dirigée par un institut d'Afrique s'est déroulée en juillet 2017. Des étudiants et des membres de l'Université Western Cape (UWC) ont mené des recherches sur un isotope du sélénium, le sélénium 70, en utilisant l'installation ISOLDE. « Quand on est vraiment investi dans un projet, des problèmes comme la maîtrise d'une langue disparaissent. Nous avons tous le même objectif : faire avancer la recherche en physique », commente Monika Piersa à propos de la communauté internationale dont elle fait partie. (Image : Christoph Madsen/CERN)

« ISOLDE est par essence une installation axée sur les besoins des utilisateurs, et tout le monde peut suggérer des expériences. Tous les pays membres de la collaboration ISOLDE, qu'ils soient membres ou non du CERN, peuvent soumettre des propositions au Comité d'évaluation d'ISOLDE (INTC). L'INTC est composé de personnes travaillant sur d'autres installations dans le monde ; c'est lui qui décide si une nouvelle expérience peut avoir lieu. Il est là pour garantir l'impartialité des décisions », poursuit-il.

Établir des liens

Le caractère nomade des nombreuses expériences de l'installation, ainsi que la rotation fréquente des groupes de recherche, contribuent à ce que le hall d'ISOLDE soit en constante effervescence.

« Le renouvellement est permanent, parce que les personnes viennent et repartent. On doit s'adapter tout le temps, on ne peut pas rester fixé sur un seul type de fonctionnement. Nous comptons environ 500 utilisateurs en rotation permanente ; les besoins évoluent donc constamment et l'infrastructure doit sans cesse être améliorée. L'aspect multiutilisateur est important pour ISOLDE ; il stimule la créativité et fait naître de nouvelles idées », explique Karl Johnston, coordinateur de la physique d'ISOLDE.

ISOLDE,Experiments and Tracks
ISOLDE est la seule installation de physique nucléaire au monde à utiliser un faisceau d'une énergie de 1,4 GeV. Envoyer sur une cible un faisceau de protons de cette énergie produit bien plus d'isotopes qu'avec un faisceau de plus basse énergie.(Image : Maximilien Brice/CERN)

« ISOLDE est très demandée dans la communauté de la recherche, notamment en ce qui concerne le temps de faisceau ; nous n'avons matériellement pas le temps d'étudier plus d'isotopes. Nous sommes donc contents que d'autres installations de ce type soient en construction dans le monde », raconte Razvan Lica, doctorant à ISOLDE. Il ajoute que l'attrait d'ISOLDE est renforcé par le fait qu'elle se trouve dans un pays comme la Suisse, où la nature est si belle.

« La physique est une histoire sans fin, souligne Monika Piersa. La réponse à une question en soulève une multitude d'autres. On retient sans cesse son souffle en attendant impatiemment le prochain épisode. »

Cet article est le troisième des cinq articles consacrés au cinquantième anniversaire d'ISOLDE. Vous en saurez plus sur HIE-ISOLDE et les expériences de hautes énergies qui se déroulent auprès de cette installation du CERN dans le quatrième article de la série. Vous trouverez les autres articles de la série ici