Matière et matériaux

À haute pression, l'eau liquide et la vapeur d'eau fusionnent - la frontière de phase disparaît. Les chercheurs ont maintenant découvert un comportement similaire dans un aimant quantique.

Le laser à rayons X à électrons libres SwissFEL est aussi compact, puissant et polyvalent que prévu.

Les chercheurs recherchent les écarts par rapport au modèle standard actuel de la physique et veulent savoir comment notre univers est construit.

Dans le cadre d’expériences conduites à l’Institut Paul Scherrer PSI, une collaboration internationale de recherche a mesuré le rayon du noyau de l’atome d’hélium de manière cinq fois plus précise que tous les chercheurs avant elle. Ce nouveau résultat permet de tester certaines théories fondamentales en physique.

Des chercheurs du PSI ont montré comment des bits quantiques plus rapides et plus précis peuvent être créés. Leurs idée centrale est d'introduire de manière ciblée des atomes magnétiques de la classe des terres rares dans le réseau cristallin d’un matériau.

A l’Institut Paul Scherrer PSI, des chercheurs ont construit une chambre magnétiquement isolée du reste du monde dont les performances sont uniques au niveau planétaire. Leur objectif est de résoudre l’une des dernières énigmes sur l’origine de la matière et de répondre à la question fondamentale: pourquoi la matière, et par conséquent l’homme, existent-ils au sein de l’univers?

La spectroscopie de rayons X in operando permet de jeter un coup d’œil à l’intérieur de réacteurs chimiques en fonction. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), à l’Institut Paul Scherrer PSI et à l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en France, appliquent avec succès cette méthode.

La deuxième ligne de faisceau est en train d’être mise en service au SwissFEL, le laser à rayons X à électrons libres de l’Institut Paul Scherrer PSI. Baptisée Athos, elle devrait permettre aux chercheurs de comprendre le fonctionnement des catalyseurs et le rôle de certaines biomolécules dans le déclenchement de maladies génétiques.

Des mesures menées à la Source de Lumière Suisse SLS ont permis de comprendre la genèse du seul assemblage cristallin hybride minéral-protéine naturel connu à ce jour. Ce cristal fait partie intégrante du fascinant squelette de verre de certaines éponges.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont établi pour la première fois l’existence de nano-tourbillons bien particuliers dans un matériau: des skyrmions antiferromagnétiques.

Des chercheurs du PSI ont analysé un matériau qui pourrait entrer en ligne de compte pour de futures applications dans le domaine du stockage de données. Une astuce leur a permis de déformer de manière ciblée la structure cristalline de leur échantillon et de mesurer la manière dont cette déformation influençait les propriétés magnétiques et électroniques.

Aujourd’hui déjà, les zéolithes sont des auxiliaires indispensables dans l’industrie chimique. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’ETH Zurich proposent des solutions pour les rendre encore plus performant.

L’accélérateur de protons à haute intensité HIPA permet à l’Institut Paul Scherrer PSI de produire des particules élémentaires pour élucider la structure de notre univers. Les chercheurs utilisent des pions, des muons et des neutrons pour vérifier la validité du modèle standard de la physique des particules.

Les atomes exotiques, où des électrons ont été remplacés par d’autres particules, permettent de scruter en profondeur l’univers quantique. Au terme de huit ans de travail, une équipe internationale de chercheurs a réussi une expérience difficile à la source de pions du PSI: créer un atome artificiel appelé «hélium pionique».

A l’Institut Paul Scherrer PSI, des chercheurs ont scruté l’intérieur d’un matériau prometteur pour les diodes organiques électroluminescentes (OLED). Leurs conclusions contribueront au développement de matériaux électroluminescents à très bon rendement lumineux et peu coûteux à la fabrication.

La nouvelle ligne de faisceaux à rayons X au laser à électrons libres SwissFEL du PSI sera bientôt opérationnelle. En décembre, Athos a fourni pour la première fois de la lumière laser, même plus tôt que prévu, à la grande joie des chercheurs en charge de sa construction.

Des images tomographiques de l’intérieur de fossiles, de cellules cérébrales et de puces informatiques fournissent des éléments de connaissance sur leurs structures les plus fines. Ce sont les rayons X de la Source de Lumière Suisse SLS qui permettent de réussir ces images en 3D grâce à des instruments ultra-modernes, des détecteurs développés au PSI et des algorithmes informatiques sophistiqués.

Des chercheurs ont développé une nouvelle méthode d’analyse qui leur a permis de visualiser la structure magnétique à l’intérieur d’un matériau à l’échelle du nanomètre. Ils ont réussi à réaliser un petit «film» de sept images qui montre pour la première fois en 3D les changements que de minuscules tourbillons magnétiques subissent au cœur du matériau.

La mission Solar Orbiter de l’ESA sera lancée le 10 février. Avec à son bord le télescope suisse à rayons X STIX équipé de détecteurs développés au PSI.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI simulent et modélisent de grandes installations de recherche, mais aussi certaines expériences, par exemple en sciences des matériaux et en sciences de la vie. Andreas Adelmann, chef du Laboratoire de simulation et modélisation, explique comment ils procèdent.