Préface
Authors: Werner Paulus et Jean Meinnel  
Published: May 2021

En 1994, l'attribution du prix Nobel à Cliff Shull et Bert Brockhouse pour leurs travaux de pionniers
pendant les années 50, concernant tant la diffusion élastique des neutrons que la diffusion inélastique, a
été la reconnaissance éclatante de l'importance de la diffusion neutronique pour toute la communauté
scientifique.

Le grand intérêt du neutron pour la recherche s'appuie principalement sur ses propriétés physiques
particulières :

- les neutrons utilisés pour la caractérisation de la matière (et fournis en relativement grandes quantités
par les réacteurs ou les sources à spallation) disposent de longueurs d'onde et d'énergies
correspondant directement aux distances interatomiques et aux énergies d'agitation de la matière.
Ainsi, par diffusion neutronique, on peut étudier en même temps la structure et le comportement
dynamique de la matière ;

- le fait que le neutron soit doué d'un moment magnétique lui permet d'interagir avec tout atome
porteur d'un moment magnétique. Ceci permet de caractériser intimement le comportement
magnétique de la matière à l'échelle microscopique ;

- la possibilité de pouvoir varier facilement le contraste d'un même élément en utilisant ses différents
isotopes fait du neutron un outil irremplaçable en chimie et physique du solide ainsi qu'en biologie et
matière molle ;

- enfin, n'ayant pas de charge électrique, les neutrons peuvent pénétrer la matière sans être absorbés
significativement, ce qui rend possible une caractérisation non destructive des contraintes et textures
sur de grosses pièces des matériaux.

Toutes les qualités des neutrons mentionnées ci-dessus permettent de comprendre l'importance de la
diffusion neutronique pour des domaines très nombreux et très différents à la fois en recherche
fondamentale mais aussi pour des applications industrielles. L'utilisation de l'outil-neutron demande
toutefois non seulement une bonne connaissance des différents mécanismes d'interaction entre le neutron
et la matière, mais également une haute spécificité dans la conception et l'utilisation des diffractomètres
et spectromètres neutroniques. Pour ces raisons, l'accès aux neutrons est souvent limité, sinon réservé à
des spécialistes, ce qui freine tout naturellement l'utilisation par des chercheurs non familiarisés à ce
domaine.

Pour combattre ce déficit d'information et cet état de fait, en accord avec de nombreux collègues
Rennais, nous avons proposé à la Société Française de Neutronique d'organiser une École d'été qui
s'adresse plus spécialement à de non-spécialistes de la diffusion neutronique. Le public visé concernait
donc à la fois les chercheurs confirmés mais peu familiarisés avec le domaine neutronique, mais aussi les
jeunes chercheurs dès le niveau doctorant. En effet pour ces derniers, l'utilisation des “grands
instruments" s'avère nécessaire pour qu'ils soient à la hauteur de leur sujet de thèse. Pour cette raison, il
était évident d'intégrer cette École d'été dans le programme de l'École Doctorale “Sciences des
Matériaux" de l'Université de Rennes 1 qui rassemble chimistes, physiciens et géologues. Dans le même
contexte, notre intérêt était de proposer un large spectre de cours couvrant la diversité des applications de
la diffusion neutronique dans les différents domaines de recherche en chimie et physique des matériaux,
en sciences de la terre ainsi qu'en sciences pour l'ingénieur. Un deuxième but était de montrer de plus la
complémentarité des neutrons et des rayons X et plus spécifiquement des X produits par rayonnement
synchrotron.

Dans l'avenir, nous sommes persuadés que la diffusion neutronique va jouer un rôle clé pour le
développement de nouveaux matériaux et de leur caractérisation. Dans cette optique, des efforts
considérables ont été déjà engagés aux États-Unis ainsi qu'au Japon où deux nouvelles sources de
neutrons sont en cours de construction. Du point de vue européen, si les sources de l'ILL et d'ISIS
peuvent encore être considérées comme des leaders au point de vue mondial, il est évidemment
souhaitable que la nouvelle source neutronique à spallation (European Spallation Source : ESS) soit
rapidement réalisée. Aujourd'hui ce projet est bien avancé, cette source devrait dépasser le flux des
sources actuelles par près de deux ordres de grandeur et ainsi de maintenir au meilleur niveau les
compétences Européennes. Il est évident qu'une utilisation efficace et intelligente des sources existantes,
mais aussi de celles de la nouvelle génération, implique une certaine infrastructure nationale tant au
niveau de la conception, de la réalisation que du fonctionnement des différents spectromètres. Ceci
implique un très fort engagement des universités dans les différents projets de recherche. Le devoir des
universités qui en résulte est donc d'intégrer l'utilisation des “grands instruments" dans leur programme
d'enseignement. Dans ce sens, nous souhaitons que ce cours, entièrement rédigé en français, contribue à
la fois à aider les chercheurs “non spécialistes” à accéder plus facilement au domaine neutronique, mais
aussi à servir de base aux enseignants pour l'organisation et la préparation de leurs cours.

Nous tenons à remercier tous les collègues qui ont accepté de rédiger de façon détaillée les cours
qu'ils avaient présentés oralement dans la grande salle du VVF de Trégastel, ainsi que toutes les
personnes qui ont contribué à la réussite du séjour ou à la réalisation de ce fascicule. Nous gardons un
excellent souvenir de l'atmosphère de l'École qui a eu lieu à Trégastel, en plein centre de la côte de
granite rose en Bretagne, en mai 2001 et était jumelée avec les Journées de la diffusion neutronique, elles
aussi organisées sous l'égide de la SFN.

Nous souhaitons que la lecture de cet ouvrage soit utile à un maximum de chercheurs.