{Montage du système de distribution d’hélium cryogénique sur un train de cavités de XFEL

Dans la famille des accélérateurs de particules, les lasers à électrons libres (free electron laser, FEL) utilisent des électrons de haute énergie pour créer, par l’emploi d’onduleurs, des photons. La lumière ainsi produite est presque parfaitement cohérente, très intense et de longueur d’onde allant des micro-ondes aux rayons X.

Le laser à électrons libres et à rayons X (XFEL) qui vient d’être inauguré à Hambourg sur le site de DESY (Deutsches-Elektronen-Synchrotron), produit une lumière cohérente, faite de flashs ultra-lumineux (1012 photons par flash) et ultra-courts, de l’ordre d’une femtoseconde (10-15s). Il offre 27 000 flashs/s soit 200 fois plus de flashs que le meilleur (le SLAC californien) des autres lasers à électrons libre existants. Les performances de ce nouvel instrument européen sont atteintes grâce à l’utilisation d’aimants supraconducteurs et à ses dimensions conséquentes : un accélérateur linéaire de 1,7 km portant les électrons à une énergie de 17,5 GeV, suivi de trois onduleurs engendrant des photons X de longueurs d’onde à partir de 0,05 nm et de six « cabanes » d’expérimentation utilisant ces lumières, le tout faisant 3,4 km entre Hambourg et le Schlewsig-Holstein (voir la vidéo). D’où un budget en conséquence de 1,22 G€, acquis grâce aux fortes contributions allemande et russe et au soutien de neuf partenaires européens, dont la France avec le CEA et le CNRS, en attendant… la participation du Royaume-Uni.

{Mehr Licht pour reprendre les derniers mots de Goethe dans son acception propre, mais aussi pour illuminer nos connaissances du nanomonde, voire du femtomonde cher à A. Zewail, en offrant non seulement cette fonction de microscope pour examiner les détails structuraux des cellules et autres virus, biomolécules, matériaux avec leurs agencements et leurs défauts, mais aussi cette fonction de caméra pour suivre, par assemblage de clichés successifs, les processus réactionnels, chimiques et biochimiques, à l’échelle atomique et confirmer (ou infirmer) les prévisions jusqu’ici théoriques proposées par la DFT.

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