«Chéri, j'ai rétréci le synchrotron»
Si vous parlez du «synchrotron» à la majorité des scientifiques, ils s'imagineront une installation immense, coûteuse et plutôt rare, conçue pour produire des faisceaux très lumineux, tels que le Diamond Light Source du Royaume-Uni d'une circonférence de 500 mètres et dont la construction a coûté 263 millions GBP (soit 297 millions d'euros). Toutefois, cela pourrait rapidement changer, étant donné que des scientifiques financés par l'UE ont créé un appareil compact capable de produire des rayons X de synchrotron aussi intenses que ceux produits par certaines des plus grandes installations à rayons X du monde. L'instrument, dont la description est faite dans la revue Nature Physics, pourrait permettre d'analyser plus simplement et à moindre frais des matériaux dans des domaines aussi divers que la médecine et l'ingénierie aéronautique. Le soutien de l'UE pour les travaux a été accordé par le projet LASERLAB-EUROPE («The integrated initiative of European laser research infrastructures II»), qui a reçu 10 millions d'euros au titre de la ligne budgétaire Infrastructures de recherche du septième programme-cadre (7e PC). «Chaque génération successive de machines à rayons X a ouvert de nouvelles voies dans le domaine de la science, tels que les premiers radiogrammes et la détermination de la structure de l'ADN [acide désoxyribonucléique],» font remarquer les chercheurs. Aujourd'hui, les synchrotrons fournissent aux chercheurs de toutes les disciplines des rayons X très lumineux capables de représenter des systèmes d'imagerie à des résolutions encore plus élevées. Toutefois, leurs taille et coûts justifient le nombre restreints de synchrotrons dans le monde, et la demande du temps d'utilisation de ces installations devance de loin l'offre. Le nouveau synchrotron compact, qui a été mis au point par des scientifiques de France, du Portugal, du Royaume-Uni et des États-Unis, travaille de la même façon qu'un synchrotron normal, mais sur une échelle beaucoup plus petite - le dispositif est entièrement abrité dans une chambre sous vide d'environ un mètre de diamètre. Selon les chercheurs, les rayons X générés par leur système possèdent une longueur de vibration extrêmement courte et proviennent d'un point infime dans l'espace, ce qui résulte en un faisceau à rayon X très étroit. Ces propriétés ne sont pas faciles à obtenir à partir d'autres sources à rayons X, ainsi le nouveau système pourrait conduire à des développements au niveau d'une imagerie à rayons X avancée, suggèrent les chercheurs. Par exemple, des vibrations très brèves pourraient permettre aux chercheurs d'étudier les interactions atomiques et moléculaires survenant sur une échelle de temps de femtoseconde, celle-ci équivalant à un quadrillions de seconde. Entre-temps, un faisceau étroit à rayon X révèle les détails les plus infimes dans un échantillon de matériau. «Nous estimons qu'un système comme le nôtre pourrait avoir de nombreuses utilisations,» commente le Dr Zulfikar Najmudin de l'Imperial College de Londres, au Royaume-Uni, qui a mené la recherche. «Par exemple, il pourrait, à terme, accroître considérablement la résolution des systèmes médicaux d'imagerie à l'aide de rayons X haute énergie, et permettre également d'observer plus facilement de minuscules fissures sur les moteurs d'avions. Il pourrait également être mis à profit pour des applications scientifiques spécifiques où la vibration ultrabrève de ces rayons X pourrait permettre aux chercheurs de «figer» le mouvement sur des échelles de temps inhabituellement brèves.» Le Dr Najmudin et son équipe ont obtenu leurs résultats en utilisant un des lasers les plus puissants au monde. «Les lasers très puissants sont actuellement assez difficiles à utiliser et chers, autrement dit nous ne sommes pas encore à une étape où nous pouvons mettre à large disposition un nouveau système de rayons X bon marché», expliquait-il. «Toutefois, la technologie laser progresse rapidement, nous sommes donc confiants que dans quelques années elle sera fiable et facile d'utilisation pour les sources à rayons X disponibles qui exploitent nos résultats.» En commentant les résultats de l'étude, le Dr Stefan Kneip de l'Imperial College de Londres affirme: «Nous avons effectué les premiers pas afin de simplifier la production de rayons X à énergie et qualité élevées pour un meilleur prix. De façon extraordinaire, les propriétés inhérentes de notre système relativement simple génèrent, en quelques millimètres, un faisceau à rayons X de haute qualité qui rivalise avec les faisceaux produits à partir de sources synchrotron mesurant des centaines de mètres. «Bien que notre technique ne concurrencera pas directement avec les quelques sources larges à rayon X du monde, pour certaines applications cela permettra d'effectuer des mesures importantes qui n'ont pas été possibles jusqu'à présent.»
Pays
France, Portugal, Royaume-Uni, États-Unis