À Orsay, des lasers pour mesurer des noyaux produits au compte-gouttes

À Orsay, Louis Lalanne vient d’obtenir une Starting Grant du Conseil européen de la recherche pour UNION, un projet consacré à la taille des noyaux atomiques. Le projet doit s’appuyer sur LASAGN, un dispositif installé au GANIL, à Caen, dont la première version réutilisera une partie de LINO, un instrument développé à l’IJCLab d’Orsay.

UNION part d’une question simple à formuler et beaucoup moins simple à résoudre. La taille d’un noyau évolue avec son nombre de protons et de neutrons, mais les variations observées entre certains isotopes restent difficiles à reproduire avec les modèles théoriques. Les mesurer avec précision permet de tester la manière dont ces protons et neutrons s’organisent et interagissent. Louis Lalanne, chercheur CNRS à l’IJCLab depuis 2024 après s’être formé à la spectroscopie laser au CERN, veut étudier ces variations sur des isotopes choisis.

La difficulté tient à la matière première. Les noyaux les plus intéressants pour ce type d’étude peuvent être radioactifs, très fugaces et produits en quantités minuscules. LASAGN doit utiliser la spectroscopie laser pour mesurer notamment leur rayon de charge. Une évolution prévue de l’appareil, fondée sur l’ionisation résonante, vise des mesures à haute résolution avec des faisceaux descendant à quelques dizaines d’ions par seconde. Autrement dit, l’expérience doit rester précise alors que les noyaux à étudier arrivent presque au compte-gouttes.

Une partie de cet appareillage vient d’Orsay. LINO a été développé à l’IJCLab et testé avec un faisceau stable dès 2019 sur la plateforme ALTO d’Orsay. La première version de LASAGN doit en reprendre une partie. IJCLab a également conçu le réseau d’environ 200 mètres de lignes qui transportera les ions dans l’installation DESIR. Une partie des outils nécessaires aux futures expériences caennaises a donc été conçue et éprouvée en Essonne.

L’ERC a sélectionné cette année 421 Starting Grants parmi 4 807 propositions, soit 8,8 % des dossiers. Ces bourses peuvent atteindre 1,5 million d’euros sur cinq ans, hors certains financements additionnels ; le montant attribué spécifiquement à UNION n’est pas publié.

Les expériences d’UNION dépendront de la mise en service de DESIR. Le bâtiment a été livré au GANIL en octobre 2025 et l’installation de ses équipements est en cours. La collaboration prévoit les premiers essais avec des faisceaux stables en 2027, puis les premiers faisceaux radioactifs début 2028. D’ici là, l’expertise de Louis Lalanne et l’instrument déjà testé sur ALTO préparent à Orsay les mesures qui seront ensuite menées à Caen.