Le deuxième long arrêt (LS2) du complexe d’accélérateurs du CERN est l’occasion pour ISOLDE aussi d’améliorer ses installations de développement de faisceaux. Dans les prochains mois, une toute nouvelle installation, appelée « Offline 2 », viendra en appui de l’installation existante, « Offline 1 ».
ISOLDE (Isotope Separator On-Line Device) est l’installation d’expérimentation la plus ancienne du CERN : elle fut mise en service pour la première fois en 1967. Elle est spécialisée dans la production d’isotopes radioactifs, permettant aux scientifiques d’étudier des noyaux exotiques qui ne se produiraient que rarement, voire jamais, de façon naturelle dans l’Univers.
« Son fonctionnement consiste à envoyer un faisceau de protons de 1,4 GeV provenant du Booster du Synchrotron à protons sur des cibles spécialement conçues à cet effet, explique Stuart Warren (EN/STI), qui a travaillé auprès de l’expérience ISOLDE pendant trois ans. Les éléments de ces cibles subissent des processus physico-chimiques conduisant à la production d’isotopes radioactifs spécifiques. » Une fois produits, les atomes neutres sont ionisés de façon à pouvoir être accélérés par des champs électriques et transportés en vue d’être étudiés. De puissants aimants courbent le faisceau transporté, séparant les différents isotopes en fonction de leur masse, tandis que les quadripôles électrostatiques focalisent le faisceau de particules pour permettre son transport jusqu'aux divers dispositifs d’expérimentation d’ISOLDE.
« Pour produire de nouveaux isotopes, nous devons tester différentes cibles, poursuit Stuart, mais nous ne pouvons pas le faire sur la partie “en ligne” d’ISOLDE, dans la mesure où les besoins de collecte de données d’étude sont importants tout au long de l’année. » En outre, les faisceaux de protons et les réactions nucléaires rendent l’installation « en ligne » radioactive, ce qui limite le temps pendant lequel les scientifiques peuvent rester dans la zone. ISOLDE s’est donc dotée d’une installation « hors ligne » permettant à ces derniers de tester non seulement le caractère adapté de nouvelles cibles, mais aussi les paramètres nécessaires pour extraire les faisceaux d’isotopes radioactifs de la meilleure qualité possible. La cible de la partie « hors ligne » est chauffée par une alimentation fournissant un courant de 1 000 ampères, ce qui entraîne l’évaporation des atomes et leur diffusion depuis la cible. Ces atomes sont ensuite ionisés, puis envoyés à travers les lignes de faisceau.
Du fait de l’accroissement des besoins liés à l’utilisation de l’installation hors ligne d’origine, appelée aujourd’hui « Offline 1 », il a récemment été décidé de construire une seconde installation hors ligne, venant la compléter. « J’ai passé les trois dernières années à concevoir et fabriquer l’installation Offline 2 avec mes collègues Tim Giles, Carlos Muñoz Pequeño et Annie Ringvall-Moberg », souligne Stuart avec enthousiasme.
L’installation Offline 2 est située dans le local adjacent à l’installation Offline 1 et est logée dans une cage de Faraday sur une surface de 40 m2. Elle a été conçue pour être aussi semblable que possible à l’installation en ligne. Par exemple, son quadripôle radiofréquence refroidisseur-regroupeur (RFQcb) est une réplique de celui utilisé dans l’installation ISOLDE proprement dite. Stuart et son équipe ont également mis en place des systèmes permettant d’effectuer des tests automatiques de nouvelles cibles et d’enregistrer des données sur de longues durées. Avec Offline 1, cela doit s’effectuer manuellement, ce qui limite le nombre d’ensembles de données disponibles.
La semaine prochaine, Offline 2 entamera sa phase de mise en service de six mois, qui prévoit l’installation d’un banc laser spécial et d’autres outils. Lorsque les faisceaux de protons referont leur apparition après le LS2, l'installation Offline 2 sera utilisée parallèlement à Offline 1 afin de répondre aux besoins de développement des cibles et de la source d’ions, dans le but de poursuivre le programme de physique complet d’ISOLDE.
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