Utilisateur:Yug/European X-ray free-electron laser
Le laser européen à électrons libres et à rayons X (anglais: European X-ray free-electron laser, ou European XFEL) est un centre de recherche via laser à rayon X et une infrastructure mis en service en 2017. Le premier jet laser a été produit en Mai 2017[1][2], les opération nominale débutants en septembre 2017.[3] Ce projet est Européen et international avec 11 pays participants[4] (Danemark, France, Allemagne, Hongrie, Italie, Pologne, Russie, Slovaquie, Espagne, Suède et Suisse[5]) est situé dans les länder de Hambourg et du Schleswig-Holstein.[6] Un laser à électrons libres génère un rayonnement électromagnétique à haute intensité par l'accélération d'électrons à des vitesses relativistes, puis en dirigeant ce faisseau via des structures magnétiques spécifiques. L'European XFEL est construit de telle manière que les électrons produisent des rayons X de manière synchrone, produisant des jets de rayon X à haute intensité ayant les propriété de la lumière laser mais à des niveaux d'intensités beaucoup plus lumineux que ceux produits par les méthodes classiques au sein de synchrotrons.
Emplacement
[modifier | modifier le code]Le tunel de 3,4 kilomètres ( Unité « » inconnue du modèle {{Conversion}}.) hébergeant l'accélérateur linéaire supraconducteur et les photon beamlines se situe entre 6 et 38m sous la surface, du centre de recherche de DESY à [[Hambourg]] à la ville de Schenefeld, dans le Schleswig-Holstein, où les stations expérimentales, les laboratoires et les bâtiments administratifs sont situés.[7]
Accélérateur
[modifier | modifier le code]Les électrons sont accélérés jusqu'à une énergie de 17,5 GeV le long d'un accélérateur linéaire de 2.1km avec RF-cavités superconductrices . L'utilisation d'éléments supraconducteurs pour l'accélération, développés au DESY, permet jusqu'à 27 000 répétitions par seconde, un niveau nettement supérieure aux autres lasers à rayons X présents aux Etats-Unis et au Japon.[8] Les électrons sont ensuite introduits dans des champs magnétiques avec des lignes d'aimants particulières appelés synchotrons, où ils suivent des trajectoires courbes résultant en l'émission de rayons X dont la longueur d'onde est entre 0,05 et 4,7 nm.
Laser
[modifier | modifier le code]La lumière de rayons X est généré par émission spontanée auto-amplifiée, où les électrons interagissent avec le rayonnement qu'ils ou leurs voisins émettent. Le résultat est l'émission spontanée de paquets denses de rayonnements qui sont amplifiés comme la lumière laser. Le pic de brillance de l'European XFEL est des milliards de fois plus élevée que celui des rayons X conventionnels, alors que la moyenne de la brillance est 10 000 fois plus élevé. Le plus élevé de l'énergie des électrons permet la production de longueurs d'onde plus courtes. La durée des impulsions de lumière peuvent être inférieure à 100 femtosecondes.
Recherche
[modifier | modifier le code]Les courtes impulsions laser permettant de mesurer les réactions chimiques qui sont trop rapides pour être captée par d'autres méthodes. La longueur d'onde du laser à rayon X peut être établie entre 0,05 à 4,7 nm, permettant la mesure à l'échelle d'un atomique.
Présentement, un photon beamline avec deux stations expérimentales peut être utilisé. Les dispositif sera par la suite augmenté à 5 photon beamlines et 10 stations de mesures.[9]
Les beamlines expérimentales permettre la mise en place d'expériences scientifiques unique du fait de leurs haute intensité, de la cohérence et de la temporalite du faisceau. Ceci peut servir les recherches dans de nombreuses disciplines, notamment la physique, la chimie, la science des matériaux, la biologie et les nanotechnologies.[10]
Historique
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Le Ministère Fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche a accordé la permission de construire le 5 juin 2007 à un coût de €850 millions de dollars, entendu que le projet devrait être financé par un projet Européen.[11] L'European XFEL GmbH qui a construit et exploite l'installation a été fondée en 2009.[12] La construction de l'installation a débuté le 8 janvier 2009.[13] la Construction des tunnels a été achevée à l'été 2012,[14] et de toutes les constructions souterraines ont été achevées l'année suivante.[15] Les premiers faisceaux d'électrons ont été accéléré en avril 2017, et les premiers faisceaux de rayons X ont été produites en Mai 2017. XFEL a été inaugurée en septembre 2017. Le coût global de la construction et de la mise en service de l'installation est à compter de 2017Modèle:Asof estimé à €1,22 milliards (prix de 2005).
Références
[modifier | modifier le code]- (en) « World's biggest ever X-ray laser shines its first light », {{Article}} : paramètre «
périodique» manquant, (lire en ligne) - (de) « Größter Röntgenlaser der Welt erzeugt erstes Laserlicht », {{Article}} : paramètre «
périodique» manquant, (lire en ligne) - (en) « International X-ray laser European XFEL inaugurated », {{Article}} : paramètre «
périodique» manquant, (lire en ligne) - « European XFEL - Organization - Company - Shareholders », sur www.xfel.eu (consulté le )
- (en) Annual Report of 2014, European X-ray Free-Electron Laser Facility Gmbh, (lire en ligne), p. 10
- « DESY's European XFEL project group » (consulté le )
- « European XFEL facts & figures » (consulté le )
- « European XFEL in comparison » (consulté le )
- « How it works » (consulté le )
- « Science » (consulté le )
- « Launch of the European XFEL »
- European XFEL news: "HRB 111165: The European XFEL GmbH has been founded!"
- European XFEL news: "Construction news: Schedule for civil engineering works"
- European XFEL news: "Tunnel construction completed"
- European XFEL news: "European XFEL underground construction completed"
[[Catégorie:Organisme de recherche international]] [[Catégorie:Laboratoire de recherche allemand]] [[Catégorie:Optique en rayons X]]