Recherche avec la lumière synchrotron

Matériaux pour l’électricité du futur, accumulateurs, épées de l’âge du bronze: cela fait 20 ans que les chercheurs de diverses disciplines utilisent la Source de neutrons à spallation SINQ.

Un nouveau matériau pourrait servir de base aux futures mémoires informatiques, car il permettrait de réduire nettement les besoins en énergie dans le domaine du stockage de données par rapport aux disques durs actuels. Ce matériau fait partie de la classe dite des multiferroïques magnétoélectriques et conserve la propriété magnétique nécessaire même à température ambiante.

Christian Rüegg reçoit un prestigieux subside de recherche européen appelé ERC Consolidator Grant. Avec ces fonds, il entend étudier les interactions des plus petits composants de la matière.

Grâce à une méthode d’analyse ultramoderne, des chercheurs ont réussi à visualiser l’intérieur de transformateurs et à observer les domaines magnétiques au travail à l’intérieur de leur noyau de fer. Les transformateurs sont indispensables pour approvisionner l’industrie et les ménages en électricité. Les résultats de recherche montrent que cette méthode d’analyse peut être mise à profit pour développer des transformateurs plus efficaces.

Normalement, les supraconducteurs repoussent les champs magnétiques appliqués. Mais à l’intérieur des supraconducteurs de type II, il se forme de fins canaux appelés tubes de flux par lesquels passe le champ magnétique, alors que le reste du matériau reste sans champ et supraconducteur. Dans le niobium (un métal), les tubes de flux se regroupent en îlots et forment des schémas complexes, que l’on rencontre fréquemment dans la nature sous une forme analogue. Des chercheurs du PSI et de l’Université technique de Munich (Technische Universität München: TUM) sont les premiers à avoir mené des expériences avec des neutrons pour analyser ces structures dans le niobium. Ils ont réussi à visualiser en détail la répartition des îlots.

Notre univers est composé de nettement plus de matière que ce que les théories actuelles permettent d’expliquer. Ce fait représente l’une des grandes énigmes de la science moderne. Une manière de clarifier cette dissension passe par ce qu’on appelle le moment dipolaire électrique du neutron. Dans le cadre d’une coopération internationale, des chercheurs du PSI ont développé une nouvelle méthode pour aider à déterminer plus précisément ce moment dipolaire.

A l’aide d’une méthode novatrice, des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont réussi une première : visualiser directement la répartition de la glace et de l’eau liquide dans une pile à combustible à hydrogène. Pour distinguer de manière très fiable les zones où se trouve de l’eau liquide de celles où se trouve de la glace, cette nouvelle technique d’imagerie utilise successivement deux faisceaux de neutrons, dotés chacun d’une énergie différente. La méthode ouvre ainsi une perspective : la possibilité d’analyser l’un des principaux problèmes lié à l’utilisation de piles à combustible pour la propulsion de véhicules. La glace peut en effet boucher les pores dans les piles, et ainsi entraver leur fonctionnement. Les scientifiques du PSI ont publié leurs résultats le 16 juin 2014, dans la revue «Physical Review Letters».

La manière dont les algues et les plantes répondent à la lumière a été réinterprétée sur la base des résultats d'expériences qui ont étudié les changements structuraux en temps réel dans les algues vertes. Dans des conditions de lumière particulières au cours de la photosynthèse, l'empilement et l'alignement bien ordonnés des membranes photosensibles dans les algues sont perturbés. Les protéines enfouies dans la membrane qui captent la lumière deviennent plutôt quasiment inactives, il n’y a aucun déplacement significatif. Jusqu’à présent on considérait en effet que les protéines qui captent la lumière se déplaçaient autour des membranes.

Des passages à l'état d'agrégats déclenchés par les effets quantiques à en physique on parle de transitions de phases quantiques à jouent un rôle dans de nombreux phénomènes étonnants dans les corps solides, comme la supraconductivité à haute température. Des chercheurs de Suisse, du Royaume-Uni, de France et de Chine ont modifié de manière ciblée les fluctuations quantiques dans la structure magnétique du matériau TlCuCl₃ en l'exposant à la pression externe et en faisant varier cette pression. A l'aide des neutrons, ils ont pu observer ce qui se passe dans une transition de phase quantique au cours de laquelle la structure magnétique fond de manière quantique.

Teaser: Recherche sur les matériaux, physique des particules, biologie moléculaire, archéologie : depuis 40 ans, le grand accélérateur de protons de l’Institut Paul Scherrer (PSI) rend possible de la recherche de pointe dans différents domaines.

Le plus souvent, on considère supraconductivité et champs magnétiques comme étant des concurrents : en effet, de façon générale, les champs magnétiques intenses brisent l’état supraconducteur. Des physiciens de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont montré récemment que dans le matériau CeCoIn5, un nouveau type d’état supraconducteur apparaissait en présence de forts champs magnétiques externes, et que ce nouvel état supraconducteur pouvait ensuite être manipulé en jouant avec ces champs. Ce matériau est déjà un supraconducteur à faible champ. Mais en présence de champs intenses, un second état supraconducteur différent apparaît.

Helena Van Swygenhoven, chercheuse en matériaux à l’Institut Paul Scherrer et professeure à l’EPF Lausanne (EPFL), obtient un ERC Advanced Grant. Ce subside prestigieux du Conseil européen de la recherche (ERC), d’un montant de 2,5 millions de francs, lui permettra de fonder le nouveau projet de recherche MULTIAX. Dans le cadre de ce dernier, elle étudiera des procédés de déformation dans certains matériaux métalliques, qui sont importants pour les processus de fabrication de pièces de voiture, par exemple. En outre, de nouveaux procédés d’étude des matériaux seront développés dans le cadre de ce projet, qui seront ensuite rendus accessibles également à d’autres chercheurs.

Les développeurs de l’entreprise LuK (D) rêveraient de pouvoir voir à travers le boîtier d’un embrayage. Ils aimeraient y observer la répartition de l’huile qui le lubrifie et le refroidit. Mais une vitre transparente est vite sale et les rayons X ne permettent de voir que le métal. Les ingénieurs se sont donc tournés vers les scientifiques de l’Institut Paul Scherrer (PSI), qui ont pu radiographier le métal avec des neutrons et rendre visible l’huile lubrifiante. Le résultat a surpris tout le monde : seuls trois disques sur huit étaient suffisamment lubrifiés.

Les véhicules à gasoil sont équipés de filtres à particules pour éviter de polluer l'environnement avec la suie et les cendres. Bien qu’il satisfasse aux normes, la répartition exacte de la suie et des cendres dans le filtre était inconnue jusqu'à présent. Grâce aux méthodes spéciales de recherche de l'Institut Paul Scherrer PSI, la répartition de ces particules dans le filtre a, pour la première fois, été rendue visible.

Mauro Dell’Ambrogio, Staatssekretär für Bildung und Forschung unterzeichnete heute die Absichtserklärung der Schweiz, sich an der neuen europäischen Neutronenquelle ESS (European Spallation Source) zu beteiligen. Darin bekennt sich die Schweiz zu dem Ziel, die ESS in Lund (Südschweden) zu bauen und verpflichtet sich, am Konzept mitzuarbeiten, in dem der endgültige Plan für die Anlage festgelegt wird. Kurz nach Fertigstellung des Konzepts im Frühjahr 2013 soll die Entscheidung für den Bau der ESS fallen. Die Schweizer Beiträge zur Entwicklung der Anlage werden durch das Paul Scherrer Institut, das langjährige Erfahrung in der Forschung mit Neutronen hat, sowie durch Schweizer Universitäten und die Schweizer Industrie erbracht.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Un groupe international de chercheurs a démontré, grâce a des expériences réalisées à l’institut Paul Scherrer, que le sol contient plus d’eau à proximité des racines qu’au-delà. Apparemment les plantes se constituent une petite réserve d’eau afin d’être capable de surmonter de courtes périodes de sécheresse. Ces résultats ont été obtenus grâce à l’imagerie neutronique.

Magnetisierbare Materialien sind nie völlig unmagnetisch, sondern enthalten immer magnetisierte Bereiche à die magnetischen Domänen. In einem Experiment am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) konnten diese Domänen erstmals in ihrer dreidimensionalen Struktur abgebildet werden. Der Versuch beruhte auf einer Weiterentwicklung eines am Paul Scherrer Institut entstanden Verfahrens und nutzte neutronenoptische Komponenten, die am PSI hergestellt worden sind.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

In einem starken Magnetfeld bilden Hochtemperatursupraleiter Flussschläuche à dünne Kanäle, in denen das Feld den Supraleiter durchdringen kann. Diese parallelen Schläuche ordnen sich meist in regelmässigen Mustern an. Nun haben zwei Physiker gezeigt, dass eine solche Anordnung von der Richtung des äusseren Magnetfelds abhängen muss. Grundlage dieser Ergebnisse ist eine mathematische Aussage, die als „Satz vom Igel“ bekannt ist.Cette actualité n'existe qu'en anglais et allemand.

Publication au Nature Materials. Des chercheurs de l'Université de Fribourg et de l'Institut Paul Scherrer (PSI) ont découvert une nouvelle forme de coexistence entre la supraconductivité et le magnétisme qui à l'avenir pourrait s'avérer utile dans des applications techniques, par exemple dans le domaine des ordinateurs quantiques.

Au Paul Scherrer Institut, les chercheurs en neutronique fêtent 20 années d'adhésion de la Suisse à l'Institut Laue-Langevin de Grenoble