Deutsches Elektronen-Synchrotron - Définition

Accélérateurs

L'accélérateur DORIS III

DORIS (Doppel-Ring-Speicher), construit entre 1969 et 1974, a été le deuxième accélérateur circulaire de DESY, et son premier anneau de stockage, avec une circonférence d'environ 300 mètres.

L'accélérateur PETRA (1978-2009)

DESY a notamment permis de mettre en évidence l'existence des gluons, sur le collisionneur électron-positron de 19 GeV PETRA qui a fonctionné de 1978 à 1986.

Cet accélérateur a ensuite fonctionné en tant que pré-accélérateur pour son successeur HERA.

Parallèlement à l'arrêt de HERA, PETRA a cessé de fonctionner, et est maintenant dans une phase de travaux afin de le convertir en Synchrotron de rayonnement. L'objectif affiché est de créer une source de lumière synchrotron : PETRA III, capable de rivaliser avec les meilleures sources actuelles en termes de qualité. La première phase de construction qui comporte la construction d'un nouveau grand hall expérimental et la reconstruction complète de l'anneau de stockage doit prendre fin au cours de l'année 2010 (les premières lignes de lumière seront opérationnelles dès 2009).

Dans un second temps, un deuxième hall expérimental va être construit pour permettre l'installation d'autres lignes de lumière. Ce projet qui devrait s'achever vers la fin de l'année 2013, sera accompagné de l'arrêt définitif de l'anneau de stockage DORIS III. Le but est de permettre d'alléger significativement le coût opérationnel (arrêt d'un anneau de stockage), tout en profitant des performances supérieures de la machine PETRA III.

L'accélérateur HERA (1992-2007)

De 1992 jusqu'à sa fermeture en juin 2007, l'accélérateur HERA (Hadron-Elektron-Ring-Anlage) a été le principal équipement du site de Hambourg. HERA était surtout le premier et le seul collisionneur électron-proton dans le monde.

D'une circonférence de 6,3 km, il permettait de collisionner des protons d'énergie 920 GeV et des électrons (ou des positrons) de 27,5 GeV. Quatre expériences étaient installées sur ce collisionneur : HERA-B (terminée en février 2003), H1, ZEUS et HERMES (toutes trois terminées en 2007).

Entre 2000 et 2003, d'importantes modifications ont été apportées à HERA pour permettre notamment l'augmentation de la luminosité du faisceau ainsi que sa polarisation. On parle de "HERA I" et "HERA II" pour désigner l'accélérateur avant ou après modification.

Le projet de laser d'électrons libres European XFEL (2013)

En juin 2007 le gouvernement allemand, supporté par une collaboration européenne, a officiellement donné le feu vert pour la construction d'un nouvel accélérateur linéaire à Desy : le projet européen de XFEL. La machine, qui sera construite sous terre entre Desy à Hambourg et la ville de Schenefeld dans le land du Schwelwig-Holstein, aura une longueur d'un peu plus de 3 km, et permettra la production d'impulsions de rayons X aux caractéristiques très intéressantes :

• L'intensité de chaque impulsion est très élevée : de l'ordre de 10¹² photons par impulsion (soit l'équivalent de l'ensemble des photons produits en une seconde dans une machine classique ; 30.000 impulsions seront produits chaque seconde par le European XFEL).
• La lumière produite possèdera une cohérence longitudinale (ou transverse) de l'ordre de 100% (la cohérence temporelle dépend du degré de monochromaticité).
• Les impulsions seront très courtes: d'une durée de moins de 100fs.
• Un haut taux de répétition : en moyenne 30.000 impulsions seront produites par seconde (ce qui en fera de loin la machine la plus "lumineuse"). De plus ces impulsions ne seront pas produites de manière régulière, mais sous la forme de trains de 3000 impulsions, à une fréquence de 5 MHz (200ns entre chaque impulsion) ; les trains d'impulsions seront produits à une fréquence de 10 Hz.

La mise en route de la machine est prévue pour 2013, et la mise en route des 6 premiers instruments est prévue pour 2014.

Le projet TESLA

TESLA c'est l'acronyme de TeV Energy Superconducting Linear Accelerator. C'est un projet d'accélérateur collisionneur linéaire de 33 kilomètres de long, avec plus de 21000 cavités supraconductrices ( -271 degrés ). Les collisions étudiées seront du type électron-positon.