Deutsches Elektronen-Synchrotron

53° 34′ 33″ N 9° 52′ 46″ E / 53.5758, 9.87944 Le DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron : synchrotron allemand à électrons) est un important centre de recherche en Europe en physique des particules et en rayonnement synchrotron.

Ce centre a été fondé le 18 décembre 1959 à Hambourg. C'est le centre de recherche en physique le plus important, après le CERN à Genève. Il est membre de la Helmholtz-Gemeinschaft.

DESY a pour but de mener des recherches dans les domaines suivants :

• le développement, la construction et la mise en œuvre d'accélérateurs de particules
• la physique des particules
• La recherche avec les photons.

Mission

La mission de DESY est de développer la recherche fondamentale en sciences naturelles, et plus précisément autour de 3 points :

1. le développement, la construction et la mise en œuvre d'accélérateurs de particules
2. la recherche des propriétés fondamentales de la matière et des forces dans le cadre de la physique des particules ou plutôt de la physique des hautes énergie
3. la recherche avec des photons, c'est-à-dire rayonnement synchrotron et laser à électrons libres, pour la physique, la chimie, la biologie, la géologie et la médecine.

DESY a aussi pour mission de mettre à disposition une installation de grands accélérateurs, qui peuvent être utilisés par des institutions et des universités aussi bien nationales qu'internationales. Dans le domaine de recherche avec les photons, le large spectre de recherche est particulièrement intéressant.

Emplacement

Depuis 1992 DESY est réparti sur deux sites : le plus grand à Hambourg (1879 personnes en 2007^[1]) et l'autre à Zeuthen, près de Berlin (216 personnes en 2007^[1]). En effet, DESY a été agrandi à Zeuthen, au sud-est de Berlin le 1^er janvier 1992. Sur ce site se trouvait l'institut de physique à hautes énergies de l'ancienne RDA.

Budget et Financement

Le centre de recherche a un budget annuel d'environ 170 millions d'euros^[1], dont 154 millions d'euros vont à Hamburg, et les 16 millions restant à Zeuthen. 90% des fonds proviennent du ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche, et 10% de la ville d'Hamburg ou de l'État du Brandebourg.

Accélérateurs

L'accélérateur DORIS III

DORIS (Doppel-Ring-Speicher), construit entre 1969 et 1974, a été le deuxième accélérateur circulaire de DESY, et son premier anneau de stockage, avec une circonférence d'environ 300 mètres.

L'accélérateur PETRA (1978-2009)

DESY a notamment permis de mettre en évidence l'existence des gluons, sur le collisionneur électron-positron de 19 GeV PETRA qui a fonctionné de 1978 à 1986.

Cet accélérateur a ensuite fonctionné en tant que pré-accélérateur pour son successeur HERA.

Parallèlement à l'arrêt de HERA, PETRA a cessé de fonctionner, et est maintenant dans une phase de travaux afin de le convertir en Synchrotron de rayonnement. L'objectif affiché est de créer une source de lumière synchrotron : PETRA III, capable de rivaliser avec les meilleures sources actuelles en termes de qualité. La première phase de construction qui comporte la construction d'un nouveau grand hall expérimental et la reconstruction complète de l'anneau de stockage doit prendre fin au cours de l'année 2010 (les premières lignes de lumière seront opérationnelles dès 2009).

Dans un second temps, un deuxième hall expérimental va être construit pour permettre l'installation d'autres lignes de lumière. Ce projet qui devrait s'achever vers la fin de l'année 2013, sera accompagné de l'arrêt définitif de l'anneau de stockage DORIS III. Le but est de permettre d'alléger significativement le coût opérationnel (arrêt d'un anneau de stockage), tout en profitant des performances supérieures de la machine PETRA III.

L'accélérateur HERA (1992-2007)

De 1992 jusqu'à sa fermeture en juin 2007, l'accélérateur HERA (Hadron-Elektron-Ring-Anlage) a été le principal équipement du site de Hambourg. HERA était surtout le premier et le seul collisionneur électron-proton dans le monde.

D'une circonférence de 6,3 km, il permettait de collisionner des protons d'énergie 920 GeV et des électrons (ou des positrons) de 27,5 GeV. Quatre expériences étaient installées sur ce collisionneur : HERA-B (terminée en février 2003), H1, ZEUS et HERMES (toutes trois terminées en 2007).

Entre 2000 et 2003, d'importantes modifications ont été apportées à HERA pour permettre notamment l'augmentation de la luminosité du faisceau ainsi que sa polarisation. On parle de "HERA I" et "HERA II" pour désigner l'accélérateur avant ou après modification.

Le projet de laser d'électrons libres European XFEL (2013)

En juin 2007 le gouvernement allemand, supporté par une collaboration européenne, a officiellement donné le feu vert pour la construction d'un nouvel accélérateur linéaire à Desy : le projet européen de XFEL. La machine, qui sera construite sous terre entre Desy à Hambourg et la ville de Schenefeld dans le land du Schwelwig-Holstein, aura une longueur d'un peu plus de 3 km, et permettra la production d'impulsions de rayons X aux caractéristiques très intéressantes :

• L'intensité de chaque impulsion est très élevée : de l'ordre de 10¹² photons par impulsion (soit l'équivalent de l'ensemble des photons produits en une seconde dans une machine classique ; 30.000 impulsions seront produits chaque seconde par le European XFEL).
• La lumière produite possèdera une cohérence longitudinale (ou transverse) de l'ordre de 100% (la cohérence temporelle dépend du degré de monochromaticité).
• Les impulsions seront très courtes: d'une durée de moins de 100fs.
• Un haut taux de répétition : en moyenne 30.000 impulsions seront produites par seconde (ce qui en fera de loin la machine la plus "lumineuse"). De plus ces impulsions ne seront pas produites de manière régulière, mais sous la forme de trains de 3000 impulsions, à une fréquence de 5 MHz (200ns entre chaque impulsion) ; les trains d'impulsions seront produits à une fréquence de 10 Hz.

La mise en route de la machine est prévue pour 2013, et la mise en route des 6 premiers instruments est prévue pour 2014.

Le projet TESLA

TESLA c'est l'acronyme de TeV Energy Superconducting Linear Accelerator. C'est un projet d'accélérateur collisionneur linéaire de 33 kilomètres de long, avec plus de 21000 cavités supraconductrices ( -271 degrés). Les collisions étudiées seront du type électron-positon.

Instituts présents au sein de DESY

Bien que DESY soit un institut de recherche à part entière, il joue aussi un rôle d'hôte pour d'autres instituts de recherche allemands et européens. Ces instituts ont en général des liens de partenariats avec DESY, et prennent une part très active dans le développement du centre, par exemple en assurant la construction et l'exploitation de stations expérimentales situées au sein des installations construites et opérées par DESY.

l'EMBL

Le Laboratoire européen de biologie moléculaire, ou EMBL possède et exploite 7 lignes de lumières présentes sur l'anneau de stockage DORIS III, et construit actuellement plusieurs lignes de lumières du nouvel anneau de stockage PETRA III.

l'Université de Hambourg

L'Université_de_Hambourg possède plusieurs bâtiments sur le campus de Hambourg. Ces bâtiments sont principalement des unités de recherches, concentrées sur des thématiques proches de celles de DESY.

La société Max-Planck

La société_Max-Planck possède plusieurs groupes basés au sein de DESY, certains étant concentrés sur des recherches ayant trait à des thématiques fortes au sein de DESY, tels que les études en biologie structurale, ou l'exploitation des lasers d'électrons libres.

Le groupe de recherche GKSS

Le groupe de recherche GKSS, qui appartient comme DESY à la société Helmotz, possède plusieurs lignes de lumières au sein des anneaux de stockages DORIS III et PETRA III, dédiées à des recherches dans le domaine des matériaux.

Le centre pour l'exploitation des lasers d'électrons libres

Ce centre, aussi appelé CFEL est une émanation commune de DESY, de la Société Max-Planck, et de l'université de Hambourg, vise à devenir un centre à la pointe de l'exploitation des nouvelles sources de lumières de type lasers d'électrons libres. Il est constitué de cinq groupes de recherches, pilotés par cinq professeurs de réputation mondiale.

Notes et références de l'article

Voir aussi

Liens et documents externes

• (de) Site officiel de DESY
• (de)(en) Helmholtz-Gemeinschaft, association des centres de recherche allemands dont DESY fait partie
• (en) "Germany’s Largest Research Instrument Finishes Experiments", DESY Press Releases : 2007 : PR 29.06.07 < http://zms.desy.de/press/pressreleases/2007/pr_290607/index_eng.html >
• (en) "Launch of the XFEL project", DESY Press Releases : 2007 : PR 05.06.07 < http://zms.desy.de/press/pressreleases/2007/pr_05062007/index_eng.html >
• (fr) "Rapport sur le programme HERA et l'expérience H1", Document préparatoire au Conseil Scientifique de l’IN2P3 du 14 juin 2002 < http://marh1.in2p3.fr/users/vallee/cs_in2p3.pdf >
• (en) Site officiel du projet "European XFEL" <http://www.xfel.eu>
• (de)(en) site de présentation du CFEL <http://hasylab.desy.de/science/cfel/index_eng.html>

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