Aller au contenu principal
  • Paul Scherrer Institut PSI
  • PSI Research, Labs & User Services

Digital User Office

  • Digital User Office
  • DE
  • EN
  • FR
Paul Scherrer Institut (PSI)
Rechercher
Paul Scherrer Institut (PSI)

Hauptnavigation

  • Notre rechercheOuvrir ce point de menu principal
    • Actualités de notre recherche
    • Technologies d’avenir
    • Energie et climat
    • Innovation santé
    • Fondements de la nature
    • Grands instruments de recherche
    • Brochures
    • 5232 — Le magazine de l'Institut Paul Scherrer
    • Research Divisions & Labs (only english)
  • IndustrieOuvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Le transfert de technologie
    • Compétences
    • Entreprises spin-off
    • Park Innovaare
  • Protonthérapie Ouvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Pour patients et leurs proche
    • Pour médecins, médecins référents et chercheurs
  • CarrièreOuvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Offres d'emploi
    • Travailler au PSI
    • Politique du personnel
    • Equal Opportunities, Diversity & Inclusion
    • Formation initiale et formation continue
    • Formation professionnelle
    • Centre de Formation du PSI
    • Career Center
    • Programme de soutien "PSI Career Return Program"
    • PSI-FELLOW/COFUND
  • Visite au PSIOuvrir ce point de menu principal
    • Aperçu
    • Centre de visiteurs psi forum
    • Schülerlabor iLab
    • Manifestations
    • Comment nous trouver
  • Sur le PSIOuvrir ce point de menu principal
    • Le PSI en bref
    • Stratégie
    • Chartes
    • Chiffres et faits
    • Organisation
    • Pour les médias
    • Fournisseurs
    • Clients – e-facture
  • DE
  • EN
  • FR

Digital User Office (mobile)

  • Digital User Office

Vous êtes ici:

  1. PSI Home
  2. Notre recherche
  3. Faire de la recherche avec les muons

Navigation secondaire

Notre recherche

  • Actualités recherche
    • Technologies d’avenir
    • Energie et climat
    • Innovation santé
    • Fondements de la nature
    • Plateforme ESI
    • Grands instruments de recherche
    • Projet SLS 2.0
    • Aperçu de sujets
    • Archives
  • 5232 — Le magazine de l'Institut Paul Scherrer
    • Contact/Rédaction
  • Brochures
  • Films
    • Tour virtuel
  • Social Media
    • PSI-Netiquette
  • Pour les médias
    • Communiqués de presse

Aperçu

Faire de la recherche avec les muons

Les physiciens utilisent les muons pour quantifier les champs magnétiques à l'intérieur des corps solides. En Europe, les muons destinés à la recherche sur les solides ne se trouvent que sur deux sites: à l'institut Paul Scherrer et au centre de recherche ISIS situé à proximité d'Oxford en Angleterre. Les possibilités d'expérimentation avec des muons lents offertes par l'institut Paul Scherrer sont uniques au monde. À l'institut Paul Scherrer, les muons sont générés dans la Source de muons SμS.

La recherche avec les muons est particulièrement importante par ex. pour des recherches sur les supraconducteurs à haute température et sur de nouveaux matériaux magnétiques. Les expériences avec les muons complètent alors souvent les expériences menées avec des neutrons et la lumière synchrotron.

Qu'est-ce qu'un muon?

Un muon est une particule élémentaire qui a une charge électrique. Les physiciens des particules considèrent les muons comme des électrons lourds – ils sont environ 207 fois plus lourds. Il existe des muons de charge positive et de charge négative. Les muons sont des particules instables – après leur formation, ils se désintègrent avec une demi-vie de quelques millionièmes de seconde. Du fait de leur très courte durée de vie, les muons ne font pas partie de la matière. Et cependant, ils sont eux aussi omniprésents dans notre monde: en tant que composants des rayons cosmiques, ils s'abattent sur nous à tout moment.

Expériences menées avec des muons

Au PSI, les muons servent avant tout à la quantification des champs magnétiques locaux à l'intérieur de différents matériaux. Dans ce but, on dirige un faisceau de muons de charge positive de la source de muons SμS de l'institut Paul Scherrer vers l'objet à étudier. Les muons sont arrêtés dans l'échantillon – souvent sur ce que l'on nomme des sites interstitiels, c'est-à-dire un emplacement fixe le plus éloigné possible des atomes environnants. Sur ces sites, les muons peuvent alors indiquer le champ magnétique local.

 

1. Des muons polarisés sont implantés dans l'échantillon.
1. Des muons polarisés sont implantés dans l'échantillon.
2. Le spin du muon tourne autour de l'orientation du champ magnétique dans l'échantillon.
2. Le spin du muon tourne autour de l'orientation du champ magnétique dans l'échantillon.
3. Le muon se désintègre en trois particules – le positron (e+) est émis préférentiellement en direction du moment magnétique du muon.
3. Le muon se désintègre en trois particules – le positron (e+) est émis préférentiellement en direction du moment magnétique du muon.

C'est grâce au spin du muon, auquel la particule doit son moment magnétique, que cette expérience est possible. Il se comporte ainsi comme un petit barreau aimanté. Les moments magnétiques de tous les muons générés dans la source de muons SμS du PSI pointent dans la même direction – ainsi, le faisceau de muons est polarisé. Ce n'est que grâce à cette propriété que les muons peuvent être utilisés pour des expériences.

Si on place maintenant un muon dans un champ magnétique, la direction de son moment magnétique sera dépendante de celui-ci, en peu à la manière d'une toupie en train de basculer. Plus le champ magnétique extérieur est puissant, plus l'axe de spin tourne vite.

Après quelques millionièmes de seconde, le muon se désintègre en un positron et en deux neutrinos. Le positron se déplace alors préférentiellement dans la direction du spin du muon au moment de la désintégration. Si on observe la direction du déplacement des positrons pour des millions de désintégration de ce type, on peut déterminer la vitesse de rotation des spins de muons et en déduire ainsi avec grande précision le champ magnétique à l'intérieur de l'échantillon.

Le physicien anglais Alan Drew et Elvezio Morenzoni, chercheur au PSI, dans le cadre d'une expérience menée avec des muons lents.
Le physicien anglais Alan Drew et Elvezio Morenzoni, chercheur au PSI, dans le cadre d'une expérience menée avec des muons lents.

L'institut Paul Scherrer est le seul à disposer de muons lents ou de faible énergie (Low Energy Muons – LEM) pour conduire des expériences. À l'aide de muons lents de ce type, on peut déterminer le champ magnétique dans des systèmes de couches minces, tels qu'on en utilise actuellement dans de très nombreux appareils électroniques – par exemple, dans les têtes de lecture des disques durs d'ordinateurs. Ce qui est alors déterminant, c'est la profondeur d'implantation dépend de l'énergie des muons.

Les muons habituels, tels que ceux qui sortent directement de la source de muons, sont si rapides qu'ils traverseraient tout simplement les couches minces telles que celles examinées actuellement, et ce sans livrer d'informations sur leurs propriétés. En revanche, les muons lents sont complètement freinés dans une couche mince. Étant donné qu'il est également possible de varier la vitesse des muons, on peut étudier des champs magnétiques à différentes profondeurs avec des muons – de l'ordre de quelques nanomètres à plusieurs centaines de nanomètres.

Les muons lents sont obtenus en freinant tout d'abord les muons qui arrivent à grande vitesse au moyen d'une couche composée d'un gaz inerte gelé, pour les accélérer à nouveau à l'aide d'un champ électrique. Plus ce champ est puissant, plus les muons se déplacent rapidement.


Informations apparentées

  • La source de muons SμS
    Génération de muons au PSI
  • La recherche avec des neutrons et la lumière synchrotron
    Des expériences menées avec ces sondes complètent souvent la recherche avec des muons

Sidebar

5232 2/23

5232 — Le magazine de l'Institut Paul Scherrer

02/2023
Ouvrir sur Issuu.com
Téléchargement
S‘abonner au magazine

Follow PSI

 Twitter
 LinkedIn
 Youtube
 Facebook
 Instagram

Tous les réseaux sociaux


Centre de visiteurs psi forum

Vivez la recherche en direct


iLab, le labo des élèves

La science, inoubliable – la recherche, une aventure

top

Pied de page

Paul Scherrer Institut

Forschungsstrasse 111
5232 Villigen PSI
Suisse

Téléphone: +41 56 310 21 11
Téléfax: +41 56 310 21 99

Comment nous trouver 
Contact

Centre de visiteurs psi forum
Laboratoire élèves iLab (en allemand)
Centre de protonthérapie
Centre de Formation du PSI
PSI Guest House (en anglais)
PSI Gastronomie (en allemand)
psi forum shop

Service & Support

  • Annuaire
  • User Office
  • Accelerator Status
  • Publications du PSI
  • Fournisseurs
  • E-facture
  • Computing (en anglais)
  • Sicherheit (en allemand)

Carrière

  • Travailler au PSI
  • Offres d'emploi
  • Formation initiale et formation continue
  • Career Center
  • Formation professionnelle (en allemand)
  • Centre de Formation du PSI

Pour les médias

  • Le PSI en bref
  • Chiffres et faits
  • Le coin médias
  • Communiqués de presse
  • Réseaux sociaux

Suivez le PSI: Twitter (in English) LinkedIn Youtube Facebook Instagram Issuu RSS

Footer legal

  • Impressum
  • Conditions d'utilisation
  • Login éditeurs