Grand accélérateur national d'ions lourds

Grand accélérateur national d'ions lourds
Name	Grand accélérateur national d'ions lourds
Native name	Grand accélérateur national d'ions lourds
Established	1983
Location	Caen, Calvados, Normandy, France
Type	Research accelerator

Grand accélérateur national d'ions lourds Le Grand accélérateur national d'ions lourds est un centre de recherche français dédié à l'accélération d'ions lourds pour des études en physique nucléaire, physique des particules et applications interdisciplinaires. Il relie des communautés de chercheurs issues d'institutions universitaires et de centres de recherche européens, participant à des programmes coordonnés par des organisations internationales et nationales.

Histoire et conception

La création du site s'inscrit dans le contexte des développements postérieurs à la Seconde Guerre mondiale impliquant des institutions comme Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, Centre national de la recherche scientifique, Université de Caen Normandie, Institut national de physique nucléaire et de physique des particules et des laboratoires associés tels que Laboratoire de physique corpusculaire et Institut de physique nucléaire d'Orsay. Les premières propositions techniques ont été discutées lors de colloques où figuraient des délégations de CERN, Institut Laue-Langevin, Centre Européen de Recherche Nucléaire, Organisation européenne pour la recherche nucléaire et des délégations de Laboratoire national Lawrence Berkeley, Brookhaven National Laboratory et GANIL pour échanges de pratiques. Le projet a reçu des appuis de collectivités territoriales comme le Conseil régional de Normandie et des ministères liés à la recherche, tandis que des commissions parlementaires et des comités d'experts comprenant des membres du Collège de France, Académie des sciences et de la Commission européenne ont validé les aspects stratégiques. La conception technique s'appuie sur des retours d'expérience issus de programmes tels que Spallation Neutron Source, ISOLDE, RIKEN et GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung.

Caractéristiques techniques

L'accélérateur intègre une chaîne comprenant des sources d'ions, des lignes de transport, des séparateurs de masse et des accélérateurs linéaires et circulaires inspirés par des équipements de GANIL Grand Accélérateur National d'Ions Lourds et des synchrotrons présents à CERN et GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Les systèmes de vide et de cryogénie sont comparables à ceux utilisés par European XFEL, Large Hadron Collider et TESLA, tandis que l'électronique de contrôle est reliée à des standards développés en collaboration avec des équipes de CEA Saclay, Institut de physique nucléaire d'Orsay et TRIUMF. Les détecteurs et systèmes d'acquisition empruntent des technologies validées dans des expériences telles que ALICE, ATLAS, CMS et LHCb, et intègrent des approches issues des collaborations FAIR, SPIRAL2, ISOLTRAP et MARTA. Les capacités énergétiques, intensités et options de faisceau permettent des expériences comparables à celles menées à GANIL, GSI, RIKEN et JINR Dubna, avec des stades de focalisation et de séparation semblables aux installations de Oak Ridge National Laboratory et Lawrence Livermore National Laboratory.

Programmes scientifiques et recherches

Les programmes couvrent la physique nucléaire fondamentale, la physique des noyaux exotiques, les réactions nucléaires, la spectroscopie gamma, la physique des astroparticules et des applications médicales telles que la radiothérapie et la radiochimie. Les équipes collaborent avec des groupes travaillant sur Découverte des éléments super lourds, Nucléosynthèse, Physique des neutrinos, Cosmologie observationnelle, Spectrométrie de masse, Physique des collisions lourdes et Physique des plasmas. Les projets impliquent des laboratoires comme CEA, CNRS, IN2P3, Universität Heidelberg, Max Planck Society, Imperial College London et Massachusetts Institute of Technology. Les programmes transdisciplinaires incluent des partenariats avec des centres hospitaliers universitaires tels que CHU de Caen et des instituts de recherche biomédicale comme Institut Pasteur, INSERM et Wellcome Trust soutenant des développements en imagerie et thérapie. Des recherches techniques portent sur la physique des matériaux irradiés, la chimie nucléaire, l'archéométrie et la protection radiologique, souvent en lien avec International Atomic Energy Agency et Organisation mondiale de la santé pour normes et applications.

Installations et infrastructure

Le site comprend des halls d'expérimentation, des salles blanches, des ateliers de mécanique, des laboratoires d'électronique et des installations cryogéniques comparables à celles de European Synchrotron Radiation Facility, SOLEIL, ESRF et ISIS neutron source. Les infrastructures de calcul et de stockage se fondent sur des ressources issues de grilles et centres comme PRACE, GEANT4, GridPP et GENCI en lien avec des universités et centres de calcul tels que CEA/DAM, CNRS/IN2P3 et Centre de calcul de l'IN2P3. Le parc instrumental accueille des détecteurs à scintillation, des chambres à projection, des spectromètres magnétiques et des systèmes d'imagerie utilisant des technologies développées par Siemens Healthineers, Philips Healthcare et des consortiums académiques. Les mesures de sûreté, radioprotection et conformité impliquent des autorités comme Autorité de sûreté nucléaire et des normes européennes pilotées par la Commission européenne.

Collaborations et gouvernance

La gouvernance associe des acteurs publics et académiques tels que Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives, CNRS, Université de Caen Normandie et des partenaires internationaux comme CERN, GSI, RIKEN, JINR Dubna et TRIUMF. Les projets sont souvent cofinancés par des programmes européens comme Horizon Europe, des fonds régionaux et des accords bilatéraux impliquant des organismes tels que European Research Council, Agence nationale de la recherche et European Atomic Energy Community. Des comités scientifiques internationaux incluent des représentants d'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, Max Planck Society, INFN, STFC et DOE pour évaluer les axes de recherche et priorités techniques. Les formations doctorales et postdoctorales se font en partenariat avec des écoles doctorales affiliées à University of Oxford, Université Paris-Saclay, Sorbonne Université, Université de Tokyo et Stanford University.

Impact et retombées

Les retombées scientifiques renforcent des domaines comme la physique nucléaire, la chimie nucléaire, la médecine nucléaire, l'ingénierie des matériaux et l'instrumentation, en lien avec des centres hospitaliers et industriels tels que CHU de Caen, Siemens, Philips et Areva (renommé Orano pour aspects nucléaires). Les collaborations ont abouti à transferts de technologie vers des PME et pôles de compétitivité régionaux, en concertation avec des acteurs économiques comme Bpifrance, Région Normandie et Conseil départemental du Calvados. L'insertion internationale du site alimente des réseaux scientifiques incluant CERN, GSI, RIKEN, TRIUMF et JINR, participant à l'attractivité académique et au rayonnement des institutions partenaires telles que Université de Caen Normandie, CNRS et CEA.

Category:Laboratoires de physique en France