La chaîne source d’électrons, accélération et onduleurs du PSI, distincte du collisionneur du CERN.
Filmer des molécules est une analogie. Il ne s’agit pas d’une caméra minuscule circulant parmi les atomes.
Produire des impulsions de rayons X
Le PSI décrit une installation de sept cent quarante mètres associant source d’électrons, accélérateur linéaire, onduleurs et hall d’expérimentation. Les électrons suivent une trajectoire sinueuse dans les onduleurs et émettent le rayonnement utilisé par les chercheurs.
Ne pas confondre les machines
SwissFEL n’est pas un anneau de collision de protons. La coupe et les équipements figurés ne sont pas des plans ni une photographie du faisceau.
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LE HORS-CHAMP
Ce que la vidéo ne vous a pas raconté
En décembre 2018, SwissFEL a permis d’observer les premières transformations de protéines sensibles à la lumière. Cet exemple montre comment les chercheurs passent d’une impulsion très brève à une information sur la matière.
Déclencher, attendre, mesurer
Une expérience dite « pompe-sonde » commence par une impulsion qui déclenche une réaction. Une seconde impulsion interroge l’échantillon après un délai choisi. En faisant varier ce délai, les chercheurs comparent plusieurs étapes du processus. La séquence résulte de ces mesures successives ; elle n’est pas la prise de vue continue d’une caméra miniature. Le PSI décrit cette méthode pour étudier les transformations rapides de matériaux. [3]
Un résultat concret : une protéine après son excitation
Le 17 décembre 2018, le PSI a annoncé les premières expériences pompe-sonde sur des protéines à SwissFEL. Des cristaux de protéines associées au rétinal étaient amenés dans un jet visqueux. Un laser déclenchait la transformation, puis les rayons X en sondent les étapes. À un délai de 800 femtosecondes, les chercheurs ont observé un rétinal fortement déformé, avant son état relaxé. Cette observation concernait un intermédiaire précis d’une réaction ; elle n’équivaut pas à filmer tous les mouvements d’une cellule. [2]
Pourquoi les rayons X arrivent après les électrons
Les électrons servent à produire le rayonnement : ils sont émis, accélérés puis déviés dans les onduleurs. Ce sont ensuite les impulsions de rayons X qui sont utilisées dans les expériences. L’installation comporte donc une chaîne de production de lumière et des instruments destinés à exploiter cette lumière. Une image du tunnel ne montre pas directement ce que devient une protéine. [1]
Ce que la comparaison avec le CERN permet de comprendre
Dans notre dossier consacré au LHC, deux faisceaux se rencontrent pour produire des collisions. Ici, la question est de sonder un échantillon avec des impulsions lumineuses. Les deux installations utilisent des accélérateurs, mais cette ressemblance ne leur donne ni le même montage ni le même objet d’étude.
Remonter aux sources
Chaque référence précise les faits qu’elle étaye. Consultez les documents d’origine pour comprendre leurs limites.
- Le laser à rayons X à électrons libres suisse SwissFEL ↗
Institut Paul Scherrer
Production de rayons X et quatre parties de l’installation.
- First femtosecond protein pump-probe measurements at SwissFEL, 17 décembre 2018 ↗
Institut Paul Scherrer
Protéines au rétinal, jet visqueux et observation à 800 femtosecondes.
- Ultrafast control of quantum materials ↗
Institut Paul Scherrer
Principe des expériences pompe-sonde et construction de séquences temporelles.
