Spiral 2 : en route vers les particules exotiques !
On ne réécrit pas les livres de physique en quelques années." Philippe Chomaz, physicien théoricien au Grand Accélérateur national d'ions lourds (Ganil) de Caen (Calvados), n'en pense pas moins que certaines "certitudes" bien établies en physique du noyau méritent un profond réexamen, à la lumière des résultats obtenus par ce grand instrument.
En 2002, Spiral 1, un outil d'étude des noyaux "exotiques", au coeur d'atomes qui n'existent pas à l'état naturel, avait été inauguré au Ganil. Alors qu'il livre ses premiers résultats, son successeur, Spiral 2, vient d'être porté sur les fonts baptismaux par le ministre de la recherche, François Goulard, par des représentants des organismes (CNRS, CEA) et des collectivités locales, qui, avec l'Europe, assurent le financement de cet instrument de 130 millions d'euros.
Face à des personnels arborant fréquemment le badge "Sauvons la recherche", le ministre en a profité pour inaugurer deux installations, l'une consacrée à des faisceaux de très basse énergie, l'autre à l'imagerie par résonance magnétique. L'ensemble de ces outils devant, selon le ministère de la recherche, constituer une "plate-forme expérimentale pluridisciplinaire pour sonder la matière" dans une région dont la physique nucléaire n'était pas hier une spécialité. "Il n'y avait que 200 chercheurs à Caen dans les années 1970, a rappelé Anne d'Ornano, présidente (UDF) du conseil général du Calvados et épouse du défunt ministre de la recherche, Michel d'Ornano, à l'origine de l'installation du Ganil à Caen. Désormais, on en compte 2 000."
"MAGICITÉ"
Si chacun est convaincu de l'effet de levier qu'aura Spiral 2 sur l'économie locale, certains se font tirer l'oreille pour boucler l'investissement. La ville de Caen tergiverse sur la hauteur de sa participation, l'affaire donnant lieu à des passes d'armes entre Philippe Duron, président (PS) du conseil général, et Brigitte le Brethon, député maire (UMP) de Caen.
Quoi qu'il en soit, Spiral 2 devrait voir le jour en 2010. Sa mission ? Permettre l'étude de nouveaux noyaux radioactifs "rares", bien différents des 261 noyaux d'atomes stables présents sur notre planète et issus de la décroissance radioactive — depuis la naissance de l'Univers —, et d'autres qui ne le sont pas. Environ 2 000 de ces "instables" à la durée de vie très brève ont été synthétisés en laboratoire, mais la théorie prédit qu'ils sont beaucoup plus nombreux : entre 5 000 et 7 000. Certains présentent des arrangements de protons et de neutrons atypiques, même lorsque leur nombre est "magique" (2, 8, 20, 50, 82 ou 126) et que la théorie leur prédit une forme sphérique stable.
La physique du noyau est donc en pleine ébullition, et les controverses font rage. Une équipe de la Michigan State University (MSU) vient ainsi d'indiquer dans la revue Nature que le noyau du silicium 42 avait bien la "magicité" et la sphéricité attendues. "Nous montrons au contraire qu'il est mou et déformé", assure Philippe Chomaz, qui n'hésite pas à remettre en cause la description du noyau qui a valu en 1975 leur prix Nobel de physique à James Rainwater, Aage Niels Bohr et Ben Roy Mottelson. Reste à dire pourquoi on observe ces formes "exotiques".
Lorsqu'il émettra en 2010 ses premiers noyaux exotiques, Spiral 2 devrait donner au Ganil un avantage sur ses concurrents américains de la MSU, mais aussi japonais et allemands. Les équipes de recherche sont déjà prêtes pour proposer des expériences mettant à profit ses caractéristiques : il pourra produire des noyaux plus lourds et les accélérer à de plus grandes vitesses, grâce à un accélérateur linéaire supraconducteur. "Là où son prédécesseur synthétisait 5 noyaux d'étain-100 (100Sn) en quinze jours, Spiral 2 devrait en produire une centaine par seconde", se réjouit Philippe Chomaz.
Le principe de Spiral 2 est le suivant : produire des ions chargés positivement — des atomes à qui l'on a arraché des électrons —, les accélérer et les lancer vers des cibles de carbone et d'uranium. Ces bombardements produiront par fission — et non par fragmentation, comme avec Spiral 1 — des atomes exotiques dont divers détecteurs étudieront les caractéristiques. Plusieurs éléments restent à mettre au point, mais les concepteurs du projet sont confiants. De son succès dépendront les chances du Ganil d'accueillir, en 2015, Eurisol, un instrument d'étude des noyaux rares de troisième génération, porté cette fois par l'Europe.
Article paru dans le Monde du 16/11/2005