Mayence possède la source la plus performante au monde de neutrons ultra-froids

Des chercheurs de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU, Rhénanie-Palatinat) ont construit la source d’électrons ultra-froids la plus performante à ce jour. A Mayence, des neutrons ultra-froids (UCN, « ultra-cold neutron ») ont été produits en collaboration avec l’Université technique de Munich pour la première fois en 2006. Cependant, les expériences menées tout récemment ont permis d’obtenir des densités de UCN encore jamais atteintes auparavant.

 

Les UCN possèdent une vitesse extrêmement réduite par rapport aux neutrons thermiques, et peuvent être stockés dans des cuves sous des conditions particulières. Cette propriété permet aux UCN de pouvoir être utilisés dans des expériences mettant en jeu la compréhension de la prédominance de la matière sur l’antimatière ou bien l’apparition des éléments les plus légers directement après le Big Bang. « Nous avons mis en fonctionnement une source de UCN et amélioré globalement le procédé de telle sorte que nous pouvons générer et stocker bien plus de neutrons ultra-froids que n’importe quel autre laboratoire à ce jour », explique Werner Heil de l’Institut de Physique. En parvenant à une densité de 50 UCN par centimètre cube dans des volumes typiques de 10 litres, les physiciens et chimistes de Mayence se placent à la première place mondiale dans ce domaine de recherche.

 

Le procédé d’obtention des UCN au sein du réacteur pulsé TRIGA de Mayence est le suivant : dans un premier temps, les neutrons sont générés par fission nucléaire. Ces neutrons de fission possèdent une vitesse s’élevant jusqu’à 30.000 km/s, soit un dixième de la vitesse de la lumière. Dans un deuxième temps, ils sont ralentis au sein du réacteur à une vitesse « thermique » de 2200 m/s. Un tuyau d’une longueur totale de trois mètres est ensuite placé dans le réacteur à l’endroit où le plus haut flux de neutrons thermiques est atteint. C’est dans ce tube que les neutrons thermiques sont ralentis une nouvelle fois.

 

Durant les dernières expériences, ce ralentissement a été effectué en deux étapes : tout d’abord avec de l’hydrogène puis avec un bloc de glace de deutérium à -270 degrés Celsius. Les neutrons ultra-froids glissent ainsi à l’autre extrémité du tube à la vitesse de 5 m/s jusqu’au lieu d’expérimentation souhaité. Afin qu’aucun neutron ne soit perdu pendant le parcours au sein de ce tube d’acier, celui-ci a été recouvert de couches de nickel. Grâce à ce nouveau procédé, la densité de 50 UCN par centimètre cube a pu être atteinte. Cette valeur est amplement suffisante afin de mener en particulier des expériences sur la durée de vie des neutrons, et place Mayence à la première place au rang mondial parmi les générateurs de neutrons ultra-froids.

 

Pour en savoir plus, contacts :

Prof. Dr. Werner Heil – Institut de Physique de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) – tél. : +49 (0) 6131 39-22885 – email : wheil@uni-mainz.de

 

Source :

« Tiefgekühlte Neutronen für die Wissenschaft: UCN sollen Rätsel der Astrophysik lösen », dépêche idw, communiqué de presse de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence – 04/05/2011 – http://idw-online.de/pages/de/news421165

 

Rédacteur :

Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr, https://www.science-allemagne.fr