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  • Le Plus Grand Laser à Rayons X du Monde a Généré son Premier Rayon

    Posté le 6 mai 2017


    Vue du tunnel accélérateur de 2,1 km de long avec les modules accélérateurs supraconducteurs jaunes suspendus au plafond

    Il s’agit de la dernière étape avant l’ouverture officielle

    Dans la région métropolitaine de Hambourg, le European XFEL a atteint la dernière étape importante avant son ouverture officielle au mois de septembre. L’installation de 3,4 km de long, dont la majorité est située dans des tunnels souterrains, a généré son premier rayon X.

    Ce rayon X a une longueur d’onde de 0,8 nm (environ 500 fois plus court que celle de la lumière visible). Pour ce premier tir, le laser avait un taux de répétition de une impulsion par seconde, qui sera augmentée plus tard à 27000 par seconde.

    La lumière laser à rayons X du European XFEL, générée à partir d’un faisceau d’électrons d’un accélérateur linéaire supraconducteur, est extrêmement intense et un milliard de fois plus brillante que celle des sources de lumière synchrotron conventionnelles. La longueur d’onde utilisée correspond à la taille d’un atome ce qui signifie que les rayons X peuvent être utilisés pour prendre des images et des films du nanocosmos à une résolution atomique.

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  • Comment Mesure-t-on le Rayon d’un Proton ?

    Posté le 16 septembre 2016

    Proton-illustrationUn proton est une particule qui contient 3 quarks chargés (2 quarks up et un quark down) liés par la force nucléaire forte.

    La notion de taille pour une particule comme le proton, qui est dans le domaine de la physique quantique, est difficile à définir. Mais il y a 2 manières classiques de mesurer son rayon : par diffusion des électrons d’un atome d’hydrogène ou en regardant de très près la différence entre certains niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène (cette différence est appelée décalage de Lamb)

    Le décalage de Lamb est la différence d’énergie entre les 2 niveaux de l’atome d’hydrogène, notés 2S1/2 et 2P1/2. Il est dû à l’interaction entre les fluctuations quantiques du vide et l’électron de l’hydrogène. Il a été découvert en 1930 par Willis Lamb. Ce décalage d’énergie est si faible qu’il est très sensible au rayon du proton.

    Le rayon du proton, qui est défini comme la distance à laquelle la densité de charge descend en dessous d’une certaine valeur, est estimé à 0,8751 femtomètres.

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  • Une nouvelle particule hypothétique pourrait solutionner 2 problèmes majeurs de la physique des particules

    Posté le 15 septembre 2016

    particule_hypothetique

    Dans un article publié dans Physical Review Letters, les physiciens Yu-Sheng Liu, David McKeen, et Gerald A. Miller de l’University of Washington à Seattle ont émis l’hypothèse d’une nouvelle particule.

    Cette hypothèse est très attrayante parce qu’elle pourrait solutionner 2 problèmes majeurs : l’énigme du rayon du proton et une divergence dans les mesures du moment magnétique anomal du muon qui diffèrent des prédictions du Modèle Standard de manière significative.

    Les physiciens décrivent cette nouvelle particule hypothétique comme un boson scalaire électrophobique. Il y a actuellement 5 bosons dans le Modèle Standard dont un seul est scalaire (le boson de Higgs), ce qui signifie qu’il a un spin de 0. Ces 5 bosons ont été confirmés expérimentalement. Ce sont des porteurs de force qui jouent un rôle dans la cohésion de la matière.

    Une des caractéristiques de cette nouvelle particule hypothétique est que, malgré le fait qu’elle devrait se lier aux protons et aux neutrons, elle ne se lierait que très faiblement ou pas du tout aux électrons, la rendant “électrophobique”. Cette propriété permettrait à la particule de résoudre les 2 problèmes cités précédemment.

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  • Une Première : des Rayons X Extrêmement Puissants Semblent Rendre des Matériaux Transparents

    Posté le 5 septembre 2016

    SLAC_LCLS

    Lorsque des scientifiques du SLAC National Accelerator Laboratory ont ajusté l’intensité de leur laser à Rayons X afin de mieux visualiser l’échantillon qu’ils étudiaient ils ont eu une surprise : les rayons X semblaient passer directement à travers comme si aucun échantillon n’était présent.

    Ce résultat était tellement bizarre que le responsable de l’expérience, le Professeur Joachim Stöhr, a consacré les 3 années suivantes à développer une théorie qui explique ce phénomène. Son équipe vient de publier un article dans Physical Review Letters qui décrit ce qui s’est passé en 2012.

    Ce qu’ils ont vu est ce qu’on appelle un effet non linéaire où plus d’un photon, ou particule de rayon X, entre en même temps dans l’échantillon pour provoquer des effets inattendus.

    Dans ce cas les rayons X ont remué les électrons de l’échantillon et les ont fait émettre un nouveau faisceau de rayons X qui était identique à celui qui est entré, a expliqué Joachim Stöhr. Ce faisceau a continué sur le même chemin avant de frapper le détecteur. Donc, vu de l’extérieur, c’était comme si un seul faisceau était passé à travers sans être arrêté, comme si l’échantillon était transparent.

    Cet effet, appelé diffusion stimulée, n’avait jamais été observée avec des rayons X auparavant. En fait, il a fallu qu’un faisceau extrêmement intense comme celui du LCLS du SLAC (qui est des milliards de fois plus puissant que n’importe quelle autre source de rayon X) soit utilisé pour que cet effet apparaisse.

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  • Voyage le long du tunnel du XFEL, laser à électrons libres à rayons X européen

    Posté le 16 juillet 2016

    Dans une nouvelle vidéo publiée cette semaine (voir à la fin de cet article) vous pouvez visiter le tunnel de 3,4 km de long du XFEL européen, un laser à Rayons X situé à Hambourg. J’en avais parlé il y a 5 ans dans l’article intitulé “XFEL – Le laser à électrons libres à rayons X Européen”.

    Au début de cette visite on se trouve sous le campus du centre de recherche DESY.

    On commence avec l’injecteur du European XFEL, opérationnel depuis le mois de décembre dernier, qui est la source des électrons à partir desquels les flashs laser à rayons X seront générés. On continue avec l’accélérateur de particules de 1,7 km de long qui accélèrera les électrons à de hautes énergies. On peut voir les scientifiques et ingénieurs à l’oeuvre dans le tunnel, sécurisant les connexions entre les modules jaunes de l’accélérateur. Les électroaimants situés après l’accélérateur donneront au faisceau d’électrons sa forme finale

    Après la première ramification vous pouvez voir le premier onduleur complet. Cet onduleur a été installé au début de l’année et servira à générer les flashs de rayons X : c’est grâce à un arrangement spécial des aimants que les électrons se mettent à slalomer, émettant ainsi des flashs de rayonnement.

    XFEL_Onduleur

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