SLS 2.0: la lumière fait une pause pour les travaux

Samedi matin 30 septembre, à 8 heures, la Source de Lumière Suisse SLS, l’une des cinq grandes installations de recherche du PSI, s’arrêtera. Elle restera hors service pour la recherche durant un an environ, pendant que l’installation fera l’objet d’une mise à niveau complète: le projet de transformation «SLS 2.0» est en route.

La SLS est la seule installation de recherche synchrotron de Suisse. On y exploite de la lumière de type rayons X extrêmement intense pour des expériences scientifiques, entre autres dans les domaines de la physique, de la science des matériaux, de la chimie, de la biologie et de la médecine. Depuis sa mise en service en 2001, quelque 22 500 expériences ont été conduites à la SLS. Durant ces 22 années, des chercheurs externes s’y sont rendu environ 53 000 fois pour y mener leurs analyses.

L’objectif de la transformation actuelle est d’actualiser cette installation de premier plan pour les questionnements scientifiques des prochaines décennies. La mise à jour intensifiera fortement la densité des rayons X: la lumière de type rayons X deviendra encore plus brillante et sa trajectoire de faisceau sera concentrée en un diamètre encore plus petit. En conséquence, il sera possible d’analyser simultanément davantage d’échantillons à la SLS et les quantités de données scientifiques produites en même temps seront plus importantes. Dans de nombreux cas, cette quantité augmentera d’un facteur 40. Par ailleurs, les chercheurs pourront visualiser de plus vastes portions d’un échantillon. Dans d’autres expériences, la résolution des images sera augmentée, de telle sorte qu’il sera possible, par exemple, d’analyser des structures encore plus petites qu’aujourd’hui à l’échelle nanométrique.

Recherche sur des systèmes destinés à la transition énergétique

La mise à niveau concernera avant tout l’anneau de stockage d’électrons de 288 mètres de circonférence. Il sera doté d’un nouveau tube à vide et d’environ un millier de nouveaux aimants complexes dont la fonction est de maintenir les électrons de manière extrêmement précise sur une trajectoire circulaire améliorée. En fonctionnement, les électrons accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière émettent une lumière de type rayons X bien particulière: le rayonnement synchrotron. Ce dernier est exploité à une vingtaine de lignes de faisceaux réparties le long de l’anneau pour des analyses scientifiques.

Dans le cadre de la mise à niveau, plusieurs nouvelles lignes de faisceau seront également construites, dont la future ligne de faisceau Debye. Elle permettra aux chercheurs d’analyser de manière extrêmement précise et en conditions réalistes des matériaux et des systèmes susceptibles de contribuer à la transition énergétique, comme les catalyseurs et les batteries.

D’autres stations expérimentales de la SLS se prêtent idéalement à l’analyse des propriétés électroniques et magnétiques de matériaux qui pourraient s’avérer utiles pour la prochaine génération d’appareils électroniques, ou pour réaliser sans destruction des prises de vue 3D avec une résolution de quelques nanomètres. A d’autres lignes de faisceaux, on étudie des protéines, éléments constitutifs de la vie, dont la connaissance précise contribue au développement de nouveaux principes actifs médicinaux.

«Bien visible et extrêmement performante»

Hans Braun est responsable du projet de mise à niveau SLS 2.0. «La SLS n’est pas seulement bien visible de l’extérieur, c’est aussi une installation du PSI extrêmement performante sur le plan scientifique, relève-t-il. Elle fait à présent l’objet d’une reconstruction complète. Cela nous permettra de rester compétitifs et à l’avant-garde au niveau scientifique.»

Cette transformation n’est pas seulement très exigeante et complexe sur le plan technique. Elle est aussi soumise à des délais très courts, poursuit Hans Braun: «Au cours de la phase centrale actuelle de la transformation, les recherches à l’installation doivent être arrêtées, explique-t-il. Au niveau de la planification, nous avons donc tout fait pour restreindre cette période autant que possible.»

«Dark Time» jusqu’en janvier 2025

Les travaux de recherche aux lignes de faisceau ont déjà été stoppés lundi 25 septembre. L’accélérateur d’électrons et l’anneau de stockage d’électrons ont continué à fonctionner quelques jours de plus pour des tests. Avec l’arrêt de l’accélérateur d’électrons, la SLS entre maintenant dans ce qu’on appelle le «Dark Time».

Ce dernier ne durera que 15 mois: en janvier 2025 déjà, l’accélérateur d’électrons sera relancé. A partir de là, les lignes de faisceau seront graduellement remises en service. Les premières expériences scientifiques sont planifiées pour août 2025. En 2026, l’activité scientifique devrait être complètement rétablie.

«La SLS est utilisée et appréciée par les scientifiques du monde entier, venus du monde académique et de l’industrie, rappelle Christian Rüegg, directeur du PSI. Après la mise à niveau, elle sera encore plus performante. Sans compter que nos scientifiques au PSI vont utiliser ce ‘Dark Time’ de manière intensive pour adapter les stations expérimentales de façon optimale sur le plan technique au futurs paramètres de la SLS.» Même si les expériences doivent s’arrêter pour quelques temps, la science, elle, ne fait pas de pause.