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Recherche avec des neutrons
A l'Institut Paul Scherrer, physiciens, chimistes, biologistes et spécialistes des sciences des matériaux utilisent des neutrons pour obtenir des informations importantes sur la structure interne de différentes substances.
Les neutrons, outils pour la recherche
Les expériences faites avec des neutrons permettent d'obtenir des informations sur les matériaux les plus divers, ces informations sont inaccessibles par d'autres méthodes. On peut ainsi, par exemple, déterminer la disposition des atomes dans un matériau et évaluer leur mouvement à l'intérieur de celui-ci. De plus, les neutrons renseignent, sur les propriétés magnétiques des matériaux et sont également sensibles aux éléments légers, difficiles à détecter par les rayons X.
Que sont les neutrons?
Les neutrons sont présents partout dans la nature. Avec les protons, ils forment les noyaux atomiques. Ils sont donc un constituant de toute la matière qui nous entoure – seul l'atome d'hydrogène ne contient pas de neutron. Cependant, pour la recherche, ce n'est pas cet aspect de constituant de la matière qui nous intéresse, mais leur capacité à être utilisé comme sonde
. Cet aspect particulier permet aux chercheurs d'observer l'intérieur des différents matériaux. A l'Institut Paul Scherrer, les neutrons sondes nécessaires aux expériences sont produits par la source de neutrons de spallation SINQ. Ils sont extraits des atomes de plomb par un faisceau de protons à haute énergie (processus de spallation), puis guidés vers les différents postes de mesure et expériences.
Comment fonctionne une experience avec des neutrons?
Typiquement, dans une expérience avec des neutrons, l'objet à étudier – l'échantillon – est radiographié avec un faisceau de neutrons. Les expérimentateurs observent alors l'interaction entre l'échantillon et les particules neutroniques. La modification des propriétés des neutrons permet de tirer des conclusions sur la structure intérieure, c'est-à-dire la constitution de l'échantillon.
Des thèmes de recherche que l'on peut explorer avec des neutrons
Magnétisme et supraconduction sont deux thèmes importants de la recherche avec des neutrons à l'Institut Paul Scherrer. Les neutrons permettent, par exemple, d'étudier les propriétés magnétiques des matériaux les plus divers et servent aussi à construire les bases du développement de nouveaux composants et supports d'enregistrement électroniques.
Les supraconducteurs à haute température sont des substances à la structure complexe qui conduisent le courant électrique sans résistance. De nombreuses expériences menées avec des neutrons à l'Institut Paul Scherrer doivent contribuer à expliquer cette propriété incomprise à ce jour. De nombreux groupes de recherche du monde entier exploitent les propriétés exceptionnelles des neutrons dans d'autres domaines d'investigations que la recherche sur les matériaux. Elles sont, entre autres, utilisées en archéologie et en biologie.
