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Inauguration pour l’European XFEL
L’European XFEL se trouve en grande partie dans des tunnels souterrains, accessibles à partir de trois sites d’exploitation. L’installation, longue de 3,4 kilomètres, va du campus du DESY, à Hambourg, à la ville de Schenefeld, dans le Schleswig-Holstein (district de Pinneberg). Un campus de recherche sera créé, sur lequel des équipes internationales de scientifiques mèneront des expériences avec les flashs intensifs de rayons X.
La base de l’installation est l’accélérateur linéaire de près de 2 kilomètres de long. Il amène des électrons à une vitesse proche de celle de la lumière afin de les envoyer ensuite à travers des onduleurs. Ces structures d’aimants forcent les particules à grande vitesse sur des parcours de slalom – les électrons produisent alors des flashs brefs et intensifs de rayons x qui présentent en outre une propriété principale du laser: le rayon est cohérent. Cela signifie que les différents trains d’ondes avancent, pour ainsi dire, en cadence, ce qui permet des enregistrements en trois dimensions dans le microcosme.
Avec des flash de rayons x de moins de 100 milliardièmes de seconde, les chercheurs veulent examiner différents matériaux: les chimistes peuvent suivre avec précision le déroulement des réactions moléculaires; les chercheurs en géologie étudieront l’influence d’ondes de choc artificielles dans des échantillons de roches et les biologistes moléculaires prendront des images de protéines individuelles.
Comparaison de lasers à rayons X
Des lasers à rayons X ont déjà été construits au Japon (Sacla), aux Etats-Unis (LCLS), en Corée du Sud (PAL-XFEL) et en Suisse (SwissFEL). Ces installations sont de construction similaire. A la différence des autres installations, l’European XFEL repose sur un accélérateur supraconducteur. La supraconductivité permet un faisceau d’électrons de particulièrement haute qualité composé de nombreux paquets d’électrons en ligne les uns derrière les autres. Cela permet à l’European XFEL de générer, d’une part, bien plus de flashs de lumière par seconde que les deux autres sites – 27’000 au lieu de 100 à 120. D’autre part, le nombre de flashs lumineux exploitables ainsi obtenus augmente lui aussi. Certaines expériences ne seront ainsi possibles qu’à l’European XFEL, et d’autres pourront y être menées beaucoup plus rapidement. Le nombre plus élevé de paquets d’électrons permettra aussi d’exploiter plus de sites de mesure en parallèle.
Un projet commun
C’est European X-Ray Free-Electron Laser Facility GmbH (European XFEL GmbH) qui est chargé de la construction et de l’exploitation de l’European XFEL. La construction de l’installation a été réalisée avec de nombreux partenaires. European XFEL GmbH a pour cela travaillé en étroite collaboration avec le centre de recherche DESY (Deutsches-Elektronen-Synchrotron) et des institutions internationales. La Suisse participe elle aussi au projet à travers le Secrétariat d’Etat à la formation et à la recherche. Mauro Dell’Ambrogio, secrétaire d’Etat à la formation, la recherche et l’innovation, explique lors de l’inauguration: «Onze pays ont prouvé aujourd’hui qu’ensemble, ils sont capables de construire une installation extrêmement complexe, très chère, et dédiée à la science, cela en un temps record et dans les budgets prévus. L’European XFEL est un nouvel emblème du paysage mondial de la science, qui ouvre un nouveau spectre d’expériences possibles.»
La construction du projet avait commencé en 2009. Les travaux de mise en service ont été effectués en 2016. Le coût de construction de l’installation, mise en service comprise, s’élève à 1,22 milliard d’euros (CHF 1,39 mia.). En tant que pays d’établissement, l’Allemagne (Gouvernement fédéral, Hambourg et Schleswig-Holstein) supporte 58% du coût de la construction. La Russie en assume 27%, et les autres partenaires internationaux participent à hauteur de 1% à 3%.