Le laser international à rayons X européen XFEL a atteint l'une de ses dernières étapes majeures sur la voie de l'exploitation scientifique par l'utilisateur. DESY a mis en service avec succès l'accélérateur de particules, qui entraîne le laser à rayons X sur toute sa longueur.

Les électrons accélérés ont traversé toute la longueur de 2,1 kilomètres du tunnel de l'accélérateur. A l'étape suivante, l'énergie des électrons sera encore augmentée, avant qu'ils ne soient envoyés dans une section de slalom magnétique où la lumière laser à rayons X brillante sera générée. Ce premier lasage est prévu pour mai. DESY est le principal actionnaire du XFEL européen et est responsable de la construction et de l'exploitation de l'accélérateur linéaire supraconducteur.

« L'accélérateur de particules européen XFEL est le premier accélérateur linéaire supraconducteur de cette taille au monde à entrer en service. Avec la mise en service de cette machine complexe, Les scientifiques de DESY et de XFEL européens ont couronné leur engagement de 20 ans dans le développement et la construction de ce grand projet international. Les premières expériences sont à portée de main, et je suis très excité par les découvertes qui nous attendent", déclare Helmut Dosch, président du conseil d'administration de DESY. "Je suis exceptionnellement heureux d'être arrivé à cette étape importante et je félicite toutes les personnes impliquées pour leur travail exceptionnel et leur grande ténacité."

Le Président du Directoire Européen de XFEL, Robert Feidenhans'l déclare :« La mise en service réussie de l'accélérateur est une étape très importante qui nous rapproche beaucoup du début de l'exploitation des utilisateurs à l'automne. Sous la direction de DESY, le Consortium des accélérateurs, comprenant 17 instituts de recherche, a fait un excellent travail ces dernières années. Je remercie tous les collègues impliqués pour leur travail, ce qui impliquait beaucoup de savoir-faire et de précision mais aussi beaucoup d'engagement personnel. L'accélérateur est un exemple exceptionnel de coopération mondiale réussie, englobant des installations de recherche, instituts, et les universités aux côtés des entreprises qui ont produit certains composants.

Le XFEL européen est un laser à rayons X des superlatifs :L'installation de recherche produira jusqu'à 27 000 flashs laser à rayons X par seconde, chacun si court et intense que les chercheurs peuvent faire des images de structures et de processus au niveau atomique.

L'accélérateur de particules supraconductrices de l'installation, qui est désormais opérationnel sur toute sa longueur, est le composant clé du laser à rayons X de 3,4 km de long. La technologie supraconductrice TESLA de l'accélérateur, qui a été développé dans une collaboration internationale dirigée par DESY, est la base du taux élevé unique de flashs laser à rayons X. La supraconductivité signifie que les composants de l'accélérateur n'ont pas de résistance électrique. Pour ça, ils doivent être refroidis à des températures extrêmement basses.

De décembre à janvier, l'accélérateur a été refroidi à sa température de fonctionnement de -271°C. L'injecteur d'électrons et la première section de l'accélérateur principal sont alors entrés en service, comprenant au total 18 des 98 modules accélérateurs au total. Au sein de cette rubrique, les paquets d'électrons ont été à la fois accélérés et compressés trois fois, jusqu'à 10 micromètres (un millième de millimètre). Finalement, l'équipe a mis en service la troisième section de l'accélérateur. Actuellement, les électrons atteignent une énergie de 12 gigaélectronvolts (GeV), et en fonctionnement régulier, une énergie allant jusqu'à 17,5 GeV est prévue.

« L'énergie et d'autres propriétés des paquets d'électrons se situent déjà dans la plage où elles se trouveront lors de la première utilisation par l'utilisateur », dit le physicien de DESY Winfried Decking, qui dirige la mise en service de l'accélérateur européen XFEL.

La coordination des composants uniques de l'accélérateur et le contrôle du faisceau d'électrons seront maintenant testés de manière intensive avant que les électrons accélérés ne soient autorisés dans la section suivante :les structures magnétiques spéciales pouvant atteindre 210 m de long, appelées onduleurs. Là, les flashs laser à rayons X ultra-brillants seront générés. Les expériences scientifiques devraient commencer cet automne.

L'accélérateur de particules supraconductrices du XFEL européen a été construit au cours des sept dernières années grâce à un consortium international, sous la direction de DESY, composé des instituts de recherche suivants :CEA et CNRS en France; INFN en Italie; FIJ-PAN, NCBJ, et l'Université de technologie de Wroc?aw en Pologne; l'Institut Budker, Institut de physique des hautes énergies, Institut de recherche nucléaire, et NIIEFA en Russie; CIEMAT et Universidad Politécnica de Madrid en Espagne; le laboratoire Manne Siegbahn, Université de Stockholm, et l'Université d'Uppsala en Suède; et l'Institut Paul Scherrer en Suisse.