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COURRIER CERN, revue de physique des hautes énergies publiée mensuellement en français et en anglais.
Des exemplaires peuvent être obtenus sur demande à:
" Al lemagne, République fédérale: I. Schuetz, Mme DESY, Notkestieg 1, 2 Hamburg 52
Ital ie: INFN, Casella Postale 56, 0 0 0 4 4 Frascati (Roma)
Royaume-Uni : Elizabeth Marsh Rutherford Laboratory, Chilton, Didcot Oxfordshire 0X1 1 OQX
USA/Canada: Margaret Pearson Fermilab, PO Box 500, Batavia Illinois 6 0 5 1 0
Autres pays: Marie-Jeanne Blazianu CERN, 1211 Genève 23 , Suisse
Correspondants dans les Laboratoires: Argonne, Laboratoire national (USA)
Ch.E.W. Ward Berkeley, Laboratoire Lawrence (USA)
W. Carithers Brookhaven, Laboratoire national (USA)
J. Spiro Cornell, Université (USA)
N. Mistry Daresbury, Laboratoire (RU)
J. Bailey DESY, Laboratoire (RFA)
I. Dammann Fermi, Laboratoire de l'accélérateur national (USA)
R.A. Carrigan Frascati, Laboratoire national (I)
M. Ghigo GSI, Société pour l'étude des ions lourds, Darmstadt (RFA)
H. Prange IEKP, Institut de physique nucléaire expérimentale, Karlsruhe (RFA)
F. Arendt INFN, Institut national de physique nucléaire (I)
A. Pascolini IURN, Institut unifié de recherches nucléaires, Doubna (URSS)
V A . Biryukov KEK, Laboratoire national (J)
K. Kikuchi Los Alamos, Laboratoire scientifique (USA)
O.B. van Dyck Novosibirsk, Institut (URSS)
V. Balakin Orsay, Laboratoire (F)
J.E. Augustin Rutherford, Laboratoire (RU)
G. Stapleton Saclay, Centre d'études nucléaires (F)
A. Zylberstejn SIN Vill igen (CH)
G.H. Eaton Stanford, Centre de l'accélérateur linéaire (USA)
L Keller TRIUMF, Laboratoire (Canada)
M.K. Craddock
Rédacteur en chef: Brian Southworth
Rédacteur: Henri-Luc Felder
Annonces: Micheline Falciola
Imprimé par: Ets Cherix et Filanosa SA, 1260 Nyon, Suisse
Merrill Printing Company 765 North York, Hinsdale, Illinois 6 0 5 2 1 , (USA)
Publié par: Organisation européenne pour la recherche nucléaire CERN, 1211 Genève 23 , Suisse Tél. (022) 8 3 4 1 03 Télex 2 3 6 9 8
Sommaire
Nouvelles des Laboratoires
LABORATOIRE FERMI : Dileptomanie 3 Descriptions d'expériences sur la production de dileptons à haute énergie, résultats et interprétations
SIN : L'intensité nominale est franchie 5 Les cyclotrons de l'usine suisse à mésons atteignent pour la première fois 100\\A lors d'une période d'exploitation en décembre
RUTHERFORD : Unité de soutien à la recherche énergétique 5 Le Laboratoire concrétise l'aide aux universités britanniques travaillant sur des projets en matière d'énergie
ARGONNE : Compteurs Tchérenkov en oeil de crabe 6 Utilisation de grands ensembles de compteurs à collecteurs de lumière paraboliques composés pour une expérience sur l'hypéron sigma
LOS ALAMOS : Etude de matériaux pour réacteurs à fusion 7 Emploi de protons de 800MeV pour simuler un bombardement par des neutrons dans des recherches sur les propriétés des matériaux utilisables avec les réacteurs de fusion
SACLAY : Applications des ions d'hélium en radiothérapie 8 Des faisceaux de Saturne 1 servent à des études prometteuses sur les applications médicales des ions
DESY: Une année chargée pour DORIS 9 Nouveaux records de luminosité et de fiabilité pour les anneaux de stockage à électrons-positons en 1976
CORNELL : Expérience avec une chambre à dards 11 La collaboration DESY/CORNELL poursuit l'étude de la diffusion d'électrons aux énergies supérieures
CERN : Collision de deutons dans les ISR/Heurs et malheurs du SPS/ Le nouvel ordinateur donne satisfaction 12 Succès des expériences avec des deutons aux anneaux de stockage; de nouveaux progrès mais un accident au synchrotron de 400GeV; essais de réception pour l'ordinateur central IBM
ORSAY: Nouveau méson vecteur 1<' Mise en évidence, avec l'anneau de stockage à électrons-positons DCI, d'une nouvelle particule se désintégrant en deux pions
Programme d'expériences à ISOLDE 15 Programme de physique nucléaire en cours sur le séparateur d'isotopes en ligne du synchro-cyclotron de 600MeV du CERN
Nouvelles brèves 21
Léon et la dame 25 Chanson de geste relatant la quête de deux tonnes de béryllium
Photographie de couverture: Une expérience, qui doit démarrer dans un an environ avec l'anneau de stockage à électrons-positons SPEAR, à Stanford, utilise un ensemble de 672 éléments à l'iodure de sodium, Naf (Tl), pesant 5 t et appelé «boule de cristal». Il s'agit d'un élément important du système de détection qui entoure une région d'interaction de SPEAR. La photographie présente l'un des hémisphères extérieurs en aluminium qui abriteront fa boule de cristal. Les orifices permettront à la lumière produite dans le scinti/lateur par des particules chargées issues des interactions d'atteindre des photomultiplicateurs. La grande ouverture correspond au vide dans lequel passent les faisceaux de SPEAR. Cette expérience doit être effectuée par une collaboration CalTech-Harvard-Princeton-Stanford HEPL-SLAC. (Photo Joe Faust)
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Nouvelles des Laboratoires Mise en place d'un des compteurs du spectromètre à plusieurs orifices du groupe Chicago-Princeton. Des scintillateurs liquides ont été logés dans une série d'orifices autour d'un spectromètre magnétique central pour l'étude d'événements du type dilepton.
(Photo Laboratoire Rermi)
LABORATOIRE FERMI Dileptomanie Les premiers travaux sur la production de paires de leptons chargés par des hadrons ont commencé il y a dix ans à Brookhaven lorsqu'un groupe de Columbia, dirigé par Léon Lederman, a montré l'existence d'un continuum important avec production de dileptons ipour des masses effectives élevées. La fameuse particule J/psi, découverte ultérieurement par Sam Ting et ses collaborateurs, s'est révélée constituer une partie de ce continuum. On a admis l'importance de la connaissance de ce continuum car un lien peut être établi entre les sections efficaces de production des particules hypothétiques, telles que le boson vecteur intermédiaire et la production de dileptons.
Plus récemment, Drell et Yan ont élaboré des théories qui permettent de formuler des prédictions utiles quant à la production de dileptons au cours de collisions hadron-hadron. Ces théories constituaient le premier lien concret entre des collisions purement hadroni-ques et des collisions lepton-hadron.
Il y a plusieurs années, au Laboratoire Fermi, des groupes Columbia-Fermi et Chicago-Princeton ont découvert des preuves convaincantes de la production immédiate de leptons lors de collisions hadron-hadron et la relation entre ces leptons uniques et des paires de leptons de masse élevée ou d'autres phénomènes nouveaux ont suscité un large intérêt. Des expérimentateurs ont entrepris de déterminer le ou les mécanismes qui provoquent cette production immédiate de leptons.
Au cours de l'année passée, un certain nombre d'expériences ont été montées au Laboratoire Fermi en vue d'étudier la production de dileptons et ont déjà révélé certains aspects importants de ces mécanismes. La production de dileptons peut s'expliquer par des désintégrations leptoniques de mésons vertoriels, un spectre continu de masse élevée ayant une intensité inattendue, peut-être des désintégrations de particules charmées, l'efficacité du mécanisme de Drell-Yan et la
conversion interne de rayons gamma. Chaque expérience a jeté sur ces questions une lumière différente.
Le laboratoire des protons, où ont été effectués les premiers travaux sur la production immédiate des leptons, abrite maintenant de nombreuses expériences consacrées aux dileptons. Le groupe Chicago-Princeton a élargi ses travaux sur la production immédiate de leptons à l'étude des dileptons en associant à l'un des spectromètres magnétiques un dispositif appelé spectromètre à trous multiples composé d'un certain nombre de grands scintillateurs liquides placés dans un ensemble de trous creusés dans le sol, du côté opposé au faisceau issu du spectromètre magnétique. Le but de ce groupe est d'étudier la production directe de muons dans un spectromètre magnétique et d'observer ensuite ce qui se passe dans le spectromètre à trous multiples.
Les compteurs sont disposés de façon que la terre, entourant le laboratoire des protons, filtre les muons ayant une impulsion transverse inférieure à 3 GeV/c environ. Ce gigantesque spectromètre s'étend sur 1 50 mètres le long du laboratoire des protons. Il couvre environ 1/20 de l'angle solide du centre de masse et le système permet d'étudier des masses invariantes comprises entre 7 et 11 GeV/c2. Les expérimentateurs laissent entendre qu'au moins 30% des muons isolés ayant une impulsion transverse supérieure à 5 GeV/c sont accompagnés d'un second muon. Les résultats obtenus au cours de périodes d'expérimentation à 300 et 400 GeV sont en accord avec une fonction d'invariance d'échelle universelle.
Une autre expérience entreprise par un groupe Yale-Brookhaven-Labora-toire Fermi dans le laboratoire des protons fait appel à deux plans d'hodosco-pes de compteurs séparés par plusieurs centaines de pieds de terre formant un détecteur de parcours à seuil pour les muons. L'expérience a été conçue de manière à être indépendante dans une large mesure de la masse invariante et de l'impulsion transverse des paires de muons. Ce groupe a comparé le spectre d'un
muon isolé avec le spectre d'un di-muon et affirme que l'essentiel du flux inclusif anormal des muons isolés résulte de la production de paires de muons. Une seconde mesure intéressante a porté sur la polarisation des muons immédiats dont aucune preuve n'a pu être trouvée.
Le groupe Columbia-Laboratoire Fermi exploite également dans le laboratoire des protons un grand spectromètre magnétique de dileptons. Il a utilisé au départ un pouvoir de réso-
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lution élevé pour étudier les paires d'électron-positon. Les données recueillies qui couvrent la gamme des énergies jusqu'à 10GeV environ montrent le pic étroit correspondant à la particule J/psi, le V à 3700 MeV, une certaine activité entre 4 et 5 GeV, un amas d'événements au voisinage de 6 GeV et environ 30 événements au-dessus de 5,5 GeV. L'équipement utilisé pour cette expérience permet d'enregistrer des paires de leptons jusqu'à 20 GeV environ mais aucun événement n'a été observé au-dessus de 11 GeV. Le groupe a maintenant achevé une période d'expérimentation sur les dimuons au cours de laquelle le nombre des événements enregistrés a été multiplié par six, la résolution ayant de son côté été réduite de trois fois. Les expériences sur les muons et les électrons sont en bon accord, sauf aux environs de 6 GeV où les muons ne produisent aucun effet.
La distribution continue des dilep-tons concorde bien avec la version tr icolore du modèle des partons et vérifie correctement l'invariance d'échelle (à un facteur de deux ou trois près) à partir des données initiales de Brookha-ven. Toutefois, le continuum de dilep-tons présente une distribution de l'impulsion transverse d'une largeur inattendue. Cette constatation a incité les théoriciens à tenter par différents moyens de raffiner le modèle des partons en faisant intervenir le mouvement latéral des partons constitutifs à l'intérieur du proton.
La production de dimuon par des neutrons a été mesurée avec un second spectromètre magnétique par un groupe Columbia-Laboratoire Fermi -Hawaii-Illinois dans le laboratoire des protons. Cette expérience a porté essentiellement sur les masses invariantes depuis la région du méson rô jusqu'à celle de J/psi avec une résolution en masse de 4 %. Elle souligne l'importance du taux de contribution du continuum de paires de muons pour la production, par exemple, de la particule J/psi. En termes simples, la contribution des mésons rô et oméga apparaît notablement plus importante que les autres contributions. Aucune indication n'est donnée sur les masses
inférieures à celle du rô. La part de la particule J/psi équivaut à peu près à celle du continuum en dessous de la région de masse correspondant à J/psi. Le groupe estime qu'un simple calcul de la région du continuum selon Drell-Yan sous-estime le rendement effectif.
Un second groupe, Chicago-Princeton, exploite la très grande acceptance du spectromètre associé au cyclotron de Chicago dans le laboratoire des neutrinos. Il utilise les faisceaux de pions et de protons avec des cibles de noyau léger pour étudier la production inclusive de paires de muons. L'utilisation de détecteurs entre la cible et le blindage de protection contre les ha-drons leur permet de maintenir une résolution en masse de 3% dans la région comprise entre la masse de J/psi et celle du méson rô. Une contribution importante a été une mesure presque exempte de bruit de fond du continuum de paires de muons de faible masse. Pour les muons isolés immédiats dans la gamme des impulsions transverses comprises entre 1 et 2 GeV, il a constaté que ce continuum joue un rôle aussi important que les désintégrations des mésons rô et oméga et que pour les impulsions transverses faibles vers l'avant, c'est de lui que provient la plus grande partie du signal du muon immédiat.
Ce groupe a également observé que la production des particules J/psi n'est pas nécessairement associée à celle des particules charmées, si l'on admet un rapport de branchement plausible entre les particules charmées et les muons. Cette production est inférieure à quelques pourcents. En outre, il a mesuré le continuum de paires de muons jusqu'à des masses supérieures à 4 GeV/c 2 et constaté que les pions négatifs étaient plus efficaces que les pions positifs pour la production de paires à partir d'une cible de carbone à symétrie de charge. Le modèle des quarks prédit que pour des masses très élevées, les pions négatifs ont une efficacité quatre fois supérieure à celle des pions positifs. Ce rapport d'efficacité résulte simplement du carré des charges des quarks qui s'annihHent et constitue un moyen séduisant de prouver l'existence d'éléments constitutifs
ayant un rapport de charge de 2. Les travaux se poursuivront cette année avec une sensibilité accrue.
Dans le laboratoire des mésons, un groupe de l'Université Northeastern a utilisé un spectromètre de muons à ab-sorbeur en acier pour mesurer la production relative de paires de muons sous l'effet de pions négatifs et de protons. Il a annoncé une résolution en masse de 13% au niveau du pic correspondant à J/psi avec une distribution de masse comprise entre moins de 1 et 5 GeV/c2. Cette expérience a montré pour la première fois que les pions produisent des J/psi plus efficacement que les protons.
Une autre expérience a été effectuée dans le laboratoire des mésons par un groupe Laboratoire Fermi-lnstitut Max Planck (Munich) qui a fait appel à deux télescopes de parcours actuellement installés pour surveiller la cible de production de la zone des mésons. Des coïncidences entre les télescopes ont donné à penser que des dimuons avaient été produits. Les expérimentateurs ont recueilli des indications selon lesquelles au moins une partie de cette production résulte de la particule J/psi et peut-être d'un pic d'énergie plus élevée.
Grâce à cet ensemble d'expériences, notre connaissance de la production des dileptons et de ses rapports avec la production immédiate de leptons est beaucoup plus vaste que l'année dernière. Le spectre de masse a été exploré depuis la région située au-dessous du méson rô jusqu'à plus de 10 GeV/c2. Les expérimentateurs ont constaté, d'une manière caractéristique, que la production par les pions est beaucoup plus importante que par les protons et les neutrons. Certains résultats portent à croire qu'une bonne partie de la production immédiate de leptons est due à celle de résonance par les mésons vectoriels tels que rô, oméga et J/psi et un spectre continu de dileptons de masse faible. L'existence possible d'un amas important de masse plus élevée a maintenant le charme provocant du sourire de Mona Lisa.
Des mesures directes montrent qu'une bonne partie de la production
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Une joyeuse équipe d'exploitation aux cyclotrons du SIN qui ont pour la première fois dépassé l'intensité nominale du faisceau (100 \xA) le 21 décembre. Un faisceau de protons de 112 |x4 a été enregistré sur la cible.
des dimuons est liée aux muons immédiats observés antérieurement. Les expérimentateurs qui travaillent sur les paires de leptons semblent trouver des résultats concordant assez bien avec la méthode de Drell-Yan pour les masses supérieures à 3 GeV/c2. Aux énergies élevées ( 3 0 0 à 4 0 0 GeV), les données ne contredisent pas l'invariance d'échelle. Plusieurs expériences laissent prévoir certains résultats, éventuellement surprenants, concernant la distribution en impulsion transverse des paires de leptons qui contribuent à former la portion continue du spectre.
Dans l'ensemble, les expériences donnent une certaine confiance dans les possibilités techniques offertes par un modèle de Drell-Yan modifié. Cette perspective renforce la possibilité d'une utilisation de ce modèle pour extrapoler aux très hautes énergies les énergies d'anneaux de stockage nécessaires pour la production de bosons intermédiaires.
La gamme de masse comprise entre 4 et 5 GeV actuellement explorée par le groupe Columbia-Laboratoire Fermi pourrait demander un effort beaucoup plus considérable. Les données recueillies au SLAC indiquent un ensemble complexe de pics et de bosses dans cette région. Une résolution en masse supérieure au 1 % environ actuellement atteint et une sensibilité supérieure aux quelque cinq coups par jour seront nécessaires pour donner une idée claire de cette région. Cette double exigence constitue un redoutable défi.
Possède-t-on quelque indication sur une contribution résiduelle des leptons immédiats au-delà de celle due aux paires de leptons chargés résultant d'un certain mécanisme faisant intervenir le parton ou la désintégration du méson vectoriel ? Certaines études antérieures ont donné à penser que la production d'une particule charmée pourrait être adroitement introduite pour expliquer une partie de la production de leptons isolés, notamment aux impulsions transverses faibles. Les l imites supérieures pour la production de particules charmées obtenues dernièrement au Laboratoire Fermi peuvent venir maintenant renforcer ce
point de vue. Il serait encore intéressant de déterminer dans le détail la part des mécanismes qui contribuent à la production de leptons immédiats et de paires de leptons.
Bien d'autres questions restent à résoudre. Comment se comporte le continuum à des masses plus élevées ? Le mécanisme de Drell-Yan est-il toujours valable lorsque la masse du dilep-ton absorbe une plus grande partie de l'énergie disponible? Les résonances sont-elles plus nombreuses aux masses plus élevées?
L'histoire des expériences sur les dileptons est une lutte permanente entre la résolution et le taux d'événements. Certains dileptomanes sont maintenant impatients d'améliorer considérablement à la fois la résolution et la sensibilité des expériences sur les dileptons. Ils laissent entendre qu'ils pourraient découvrir dans le cadre de la nouvelle physique une solution efficace valable au-delà même de la région de masse atteinte par les expériences sur le charme en utilisant des faisceaux électron-positon en collision.
SIN L'intensité nominale est franchie
Au cours du second semestre 1 9 7 6 , la densité moyenne du faisceau de protons du cyclotron de 5 9 0 MeVde l'Institut suisse pour la recherche nucléaire (SIN) a augmenté régulièrement jusqu'à environ 5 0 pA, avec une irradiation maximale de 5 5 0 0 pAh par semaine, obtenue en novembre sur la cible. Le rendement de l'extraction, jadis considéré comme un sérieux handicap affectant les performances des cyclotrons, s'est élevé jusqu'à des valeurs de crête supérieures à 9 9 , 9 % .
A la fin de l'année, tout était prêt pour une période d'utilisation à 1 0 0 MA, mais les responsables de l'exploitation réalisèrent soudain que tout le temps de faisceau disponible jusqu'à l'arrêt programmé de janvier avait été affecté aux groupes d'expérimenta
teurs. Il a donc fallu que l'équipe chargée du développement du faisceau se faufile parmi les expériences, pendant une période d'expérimentation au cours de la plus longue nuit de l'année, le 2 1 décembre. Bien que l'on ne disposât que de peu de temps pour le réglage des paramètres du cyclotron, on réussit à augmenter l'intensité au-delà de 1 0 0 |jA, valeur magique correspondant à l'intensité nominale de la machine, qui fut maintenue pendant environ deux minutes. L'intensité maximale enregistrée sur une cible était de 1 1 2 MA. Elle était limitée par le débit de la source d'ions et la durée de l'essai se trouva réduite par suite de l'intervention d'un asservissement de température agissant sur un élément d'extraction du cyclotron injecteur. Cette difficulté pourra être résolue lorsque l'on disposera de plus de temps pour les réglages.
Le SIN est ainsi la première des trois usines à mésons qui ait atteint son objectif nominal. Au Canada, le cyclotron TRIUMF a atteint le niveau 5 0 JJA, alors que son intensité nominale de 1 0 0 MA apparaît en point de mire et à Los Alamos le LAMPF a atteint 2 0 0 |jA, tandis que son objectif ambitieux est de 1 mA. En 1 9 7 7 , il est prévu d'inclure quelques périodes à 1 0 0 MA dans le programme de production du SIN afin de familiariser les expérimentateurs à l'emploi d'intensités élevées.
RUTHERFORD Unité de soutien à la recherche énergétique
La prise de conscience de plus en plus répandue du fait que l'avenir de l'humanité repose pour une large part sur des ressources limitées en carburant fossile a conduit à un développement rapide de la «recherche énergétique» dans les laboratoires et centres de recherche du monde entier, Au Royaume-Uni, l'activité dans ce domaine a déjà atteint un niveau considérable dans de nombreux départements universitaires et une large gamme de disciplines.
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Photorécepteurs de l'oeil du crabe des Moluques (Limulus polyphemus), à l'origine du nom donné aux compteurs Tchérenkov d'Argon ne.
(Photo communiquée par R. Levi Setti)
Un certain nombre de chercheurs des universités ont requis l'assistance du Laboratoire de Rutherford. C'est ainsi que les architectes ont demandé une aide en matière d'appareillage, des ingénieurs en matière de programmation et plusieurs groupes en matière d'étude technique et de fabrication. Pour répondre à ces demandes, plusieurs membres du personnel de Rutherford ont procédé pendant six mois à une étude de l'aide requise. Il est apparu que ces besoins sont aussi variés que ceux qui ont trait aux installations centrales de recherche en physique des hautes énergies puisqu'ils portent sur l'informatique, l'électronique et la conception de nouveaux instruments ainsi que sur l'organisation de réunions, séances de discussion et conférences.
A la suite de cette étude, le Conseil de la recherche scientifique du Royaume-Uni a approuvé la création d'une unité de soutien à la recherche énergétique (ERSU) à Rutherford. Norman Lipman assumera la responsabilité des travaux de cette nouvelle unité au sein de la Division de l'appareillage du laboratoire, dirigé par David Gray.
L'aide qu'apportera cette nouvelle unité aux universités et aux instituts polytechniques comprendra: une contribution à l'étude et à la mise au point de l'équipement et de l'appareillage nécessaires, une aide en matière de calcul électronique et de traitement des données, la mise à disposition d'installations supplémentaires de laboratoire, une aide pour les mesures et les essais, le détachement de personnel compétent, la mise en place d'un service d'information à l'intention des chercheurs soucieux d'échanger des idées dans des domaines d'intérêt commun et l'organisation de réunions, discussions et conférences sur des sujets choisis.
Non contente d'apporter son concours, la nouvelle unité utilisera les installations existantes et les connaissances techniques acquises au Laboratoire Rutherford pour parfaire les travaux de recherche sur l'énergie entrepris par les universités et d'autres établissements d'enseignement supérieur. Cette partie des activités de l'u
nité porte sur la mise au point plus poussée des projets établis par les universités permettant leur exécution et leur adoption par l'industrie. L'unité aidera également les universités à procéder aux études préalables au lancement des programmes de recherche proposés dans le domaine de l'énergie.
L'ERSU accorde déjà son appui à un certain nombre de groupes universitaires. L'un d'eux qui regroupe quatre universités étudie actuellement un système de récupération de l'énergie de rejet dans lequel une turbine à haute vitesse, utilisant de la vapeur humide plutôt que de la vapeur sèche, entraîne un générateur à grande vitesse de rotation. Ce système pourrait être éventuellement appliqué à des générateurs autonomes, à des sources combinées de chaleur et de puissance et à la production d'électricité à partir de la chaleur dissipée. Le programme final d'essais serait effectué à Rutherford.
Un autre groupe de cinq universités s'attache à la mise au point des moteurs Stirling. Il s'agit de dispositifs à combustion externe à faible dégagement de gaz d'échappement nocifs et susceptibles de rendements très élevés. On espère qu'en unissant les ressources des cinq universités participantes et de l'ERSU, un programme de recherche très puissant et faisant appel à des connaissances techniques variées pourra être mis sur pied. Des contacts utiles avec l'industrie sont déjà en train de se nouer dans le cadre de ce projet.
Plusieurs groupes participant à des recherches sur l'énergie dans les bâtiments et constructions cherchent à bénéficier de l'expérience acquise par le Laboratoire Rutherford en matière d'appareillage et de traitement des données. Un de ces groupes s'attache à l'étude des problèmes de conservation de l'énergie, tandis que l'autre se penche sur l'incidence de divers degrés d'isolation dans les habitations et l'efficacité tout au long de l'année des chaudières domestiques.
Toutefois, aucun groupe travaillant aux problèmes de l'énergie ne serait complet aujourd'hui sans son moulin à vent — parfois appelé aérogénérateur. Il a été demandé au Laboratoire Ru
therford de procéder à l'étude technique et de pourvoir à la fabrication d'un grand moulin à vent en vue de la poursuite d'études actuellement en cours à l'Université de Cambridge.
ARGONNE Compteurs Tchérenkov en oeil de crabe
Des grands ensembles de compteurs Tchérenkov, dont la structure rappelle l'oeil du crabe des Moluques (Limulus polyphemus), ont été mis en service sur le ZGS dans le cadre d'une expérience sur la désintégration bêta de l'hypéron sigma. Baptisés compteurs «en oeil de crabe», ces équipements comprennent des ensembles de collecteurs paraboliques composés qui recueillent la lumière Tchérenkov émise par les électrons produits par désintégration bêta.
Ces collecteurs de lumière, conçus par R. Winston et H. Hinterberger de
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l'Université de Chicago, sont en fait de parfaits concentrateurs qui transmettent toute la lumière émise en formant, par rapport à l'axe de l'ouverture, des angles allant d'une valeur nulle à un angle maximum déterminé et réfléchissent toute la lumière émise sous de plus grands angles. R. Levi Setti constata par la suite que, par leur forme, ces collecteurs parfaits rappelaient de manière frappante les photorécepteurs de l'oeil du crabe: un nouvel exemple de l'imitation de la nature par l'art !
Pour l'expérience entreprise avec le ZGS par un groupe Argonne-Etat de l'Ohio-Chicago, on utilise trois grands compteurs comprenant au total 83 collecteurs de lumière associés à des tubes photomultiplicateurs. Du gaz de fréon à la pression atmosphérique est utilisé comme émetteur Tchérenkov. Les compteurs sont disposés de manière à entourer sur trois côtés un aimant à grande ouverture renfermant une cible d'hydrogène liquide et un ensemble de chambres à fils à étincelles et de chambres proportionnelles à fils. Des sigmas polarisés sont produits dans la cible par un faisceau de kaons de 430 MeV/c, et les chambres à fils permettent d'observer les produits de désintégration et de mesurer leur quantité de mouvement.
Les compteurs Tchérenkov servent à distinguer les électrons produits par désintégration bêta parmi les particules hadroniques, en nombre bien plus élevé, produites par d'autres interactions et par la désintégration normale des sigmas sous forme d'un neutron et d'un pion négatif, qui est mille fois plus
fréquente que la désintégration bêta. Autre caractéristique originale des
compteurs «en oeil de crabe»: pour que l'expérience soit effectuée avec un taux de rejection des particules plus lourdes de l'ordre de un pour dix mille, toutes les particules doivent traverser les compteurs et être détectées dans les hodoscopes de scintillateur montés sur la paroi arrière de chaque compteur. On peut alors identifier définitivement les particules en comparant les coups dans les scintillateurs à la présence ou l'absence de coup dans les collecteurs de lumière associés.
Cette exigence en matière de pénétration des particules implique que les compteurs possèdent une masse très faible. Chaque collecteur se présente donc sous la forme d'une coquille de résine époxyde épaisse de 2 mm, recouverte d'aluminium sur la surface intérieure et noyée dans une cellule hexagonale de mousse d'uréthane rigide. Un grand nombre de cellules sont liées entre elles pour former la paroi arrière du compteur. Une particule ne traverse en moyenne que 2,2 g/cm 2 de matière avant de venir frapper l'hodoscope de scintillateurs.
L'expérience vise à déterminer le signe relatif des facteurs de forme vecteur et vecteur axial régissant la désintégration bêta du sigma. L'ordre de grandeur des facteurs de forme a été déterminé de manière satisfaisante lors d'expériences antérieures, mais le signe relatif ne peut être déterminé que par l'observation de l'asymétrie haut-bas de la désintégration par rapport au spin du sigma, à l'aide de sigmas polarisés. La théorie de Cabibbo
Assemblage final d'un compteur Tchérenkov en «oeil de crabe». Chaque collecteur de lumière recouvert d'aluminium concentre le rayonnement Tchérenkov sur la cathode d'un tube photomultiplicateur.
(Photo Argonne)
des interactions faibles, qui n'a pas été démentie jusqu'à présent, tend à prédire que l'électron devrait, de préférence, être émis dans le sens contraire du spin du sigma, alors que les expériences précédentes, qui toutes ne portaient que sur un petit nombre d'événements, semblent indiquer que l'électron est émis dans la même direction que le spin. La nouvelle expérience devrait permettre d'observer directement, avec de bonnes statistiques, l'asymétrie de l'électron, de manière à vérifier la théorie de Cabibbo dans son application aux désintégrations bêta des baryons.
LOS ALAMOS Etude de matériaux pour réacteurs à fusion Le programme de recherches de l'accélérateur linéaire de protons de 800 MeV de Los Alamos, le LAMPF, a toujours mis l'accent sur les applications pratiques telles que la recherche biomédicale et le traitement. Un nouveau domaine intéressant concerne l'emploi du faisceau de protons direct, à 800MeV, pour simuler l'endomma-gement par le rayonnement neutro-nique tel qu'il se manifestera dans les réacteurs de fusion, en particulier dans la première paroi entourant la zone de réaction.
Parmi les mécanismes de détérioration attendus, on peut citer la formation de vides et de gaz à la suite de réactions nucléaires induites par les neutrons. Des calculs montrent qu'il existe une analogie appréciable avec les dommages produits par des protons d'énergie moyenne; pour les études de matériaux destinés à la construction des futurs réacteurs de fusion, l'emploi du faisceau intense du LAMPF permet de produire un endom-magement par rayonnement plus rapide que celui qu'amorceraient des sources de neutrons existantes. Par rapport à un faisceau d'ions lourds, il fournît également une meilleure distribution de la détérioration dans la masse de l'éprouvette.
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Dans la première expérience, une collaboration Los Alamos-Université de Cincinnati a irradié trois feuilles d'aluminium de haute pureté jusqu'à un niveau d'endommagement correspondant à quelques déplacements par atome (DPA), en trente heures sous 250 |jA/cm 2, ce qui a entraîné la formation de vides avec une densité d'environ 10 1 5 /cm 2 . A titre de comparaison, la concentration des vides dans de l'aluminium irradié par des neutrons provenant de réactions de fission est d'environ 3,2 x 10 1 4 , pour des valeurs comparables de la température de l'é-prouvette et du niveau de détérioration par déplacement. Ainsi, par comparaison avec une irradiation moins intense réalisée dans un réacteur à fission, la vitesse élevée de production du gaz associée à l'irradiation protonique n'a pas beaucoup modifié la densité des vides observée. Cela représente un important résultat pour la technologie de la fusion thermonucléaire contrôlée car on avait émis l'hypothèse qu'une production d'hélium élevée par DPA pourrait accroître le taux de formation des vides.
Une autre expérience utilise des matériaux supraconducteurs pour comparer les détériorations par rayonnements protonîque et neutronique. Dans ce cas, on pense que la température de la transition et l'intensité de courant pouvant être transporté dans les supraconducteurs dépendent de manière sensible de l'endommage-ment par rayonnement, lors d'une irradiation inférieure à celle qui est acquise pour créer d'autres modifications observables. Si la comparabilité de l'action des protons d'énergie moyenne et des neutrons provenant de la fusion peut être établie lors de cette expérience, il sera possible de lancer immédiatement le développement de matériaux pour réacteurs à fusion au lieu d'attendre la réalisation de sources de neutrons intenses.
L'un des grands avantages de l'emploi des protons du LAMPF tient à la relative facilité de la réalisation des irradiations. Un poste d'irradiation protonique est maintenant en cours de construction, afin de rendre plus aisées l'insertion et l'extraction des éprou-
vettes. Ce poste sera installé immédiatement en amont de la première cible de production de mésons, au niveau de laquelle on dispose de la densité de courant la plus élevée pour le faisceau, avec possibilité de réalisation de longues expositions. On estime que la vitesse d'endommagement par rayonnement est plusieurs fois supérieure à celle qui se manifesterait dans la paroi d'un réacteur à fusion; il est donc ainsi possible d'essayer des métaux sous des irradiations comparables à celles qui seraient subies au cours des durées de service normales d'un réacteur à fusion.
SAC LAY Applications des ions d'He en radiothérapie
L'intérêt suscité par les possibilités d'utilisation de particules lourdes en radiothérapie est dû à la distribution de dose de ces particules qui permet d'irradier les tumeurs profondes avec une bonne sélectivité géométrique, tout en limitant à de faibles valeurs la dose reçue par les tissus voisins. En outre, on peut raisonnablement espérer accroître dans certains types de tumeurs la sélectivité biologique de destruction des cellules tumorales.
Un programme d'études techniques, dosimétriques et biologiques, avait commencé à Saclay avec le synchrotron Saturne en janvier 1973. Il était l'oeuvre d'un groupe de scientifiques du Commissariat à l'énergie atomique (département Saturne, Laboratoire de mesure des rayonnements ionisants et département de protection) et de divers instituts extérieurs (Institut Gustave-Roussy à Villejuif, Centre des tumeurs à Louvain, Institut radïobiolo-gique T.N.O. à Rijswijk). Cette équipe travaillait à des expériences réparties sur quinze périodes d'une semaine, jusqu'au mois d'octobre 1976.
Une énergie de 650MeV avait été retenue pour que le parcours des particules soit à la dimension du corps humain. Pour égaliser la dose sur une épaisseur d'environ 5 cm, on utilisait
un disque absorbant d'épaisseur variable en rotation dans le faisceau, qui permettait de moduler l'énergie entre 650 et 530 MeV.
Différents systèmes biologiques humains, animaux et végétaux ont été étudiés pour déterminer les différences d'efficacité biologique selon le type de cellule, sur lesquelles peut se fonder la sélectivité biologique du rayonnement utilisé. On s'est attaché à effectuer ces mesures dans des conditions applicables en radiothérapie, en accordant une importance particulière au volume traité et à la dose reçue par séance. Ces travaux différaient en cela des études entreprises précédemment à Princeton et à Berkeley.
Les faisceaux d'ions d'hélium présentent un intérêt certain pour la «balistique» de l'irradiation et la sélectivité biologique de son action. Pour une dose de rayonnement déterminée, le transfert d'énergie à l'échelle microscopique (dont dépend l'effet biologique) est dix fois plus élevé pour les ions d'hélium que pour les rayonnements couramment utilisés en radiothérapie, comme les rayons gamma du cobalt ou les rayons X.
Aux doses relativement faibles, l'efficacité biologique est nettement supérieure aux prévisions. On a pu constater une différence de 2 0 % entre l'effet sur la propagation des cellules cancéreuses et l'effet sur les tissus sains.
Cette différence (qui équivaut à un supplément de dose de 20%) peut avoir une signification thérapeutique. Il est bien connu que la stérilisation d'une tumeur tout comme les réactions cliniques des tissus sains dépendent largement de la dose reçue. Avec une différence de dose de l'ordre de 20%, le taux de stérilisation tumorale peut être porté de 20 à 80%, mais il peut en résulter des lésions irréversibles dans les tissus sains. Une telle différence a été constatée entre la tumeur EMT6 et les tissus sains étudiés. On ne doit certainement pas en conclure qu'elle sera observée avec toutes les tumeurs et tous les tissus sains, mais il est raisonnable de s'attendre à des effets similaires dans les traitements cliniques.
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Irradiations d'une tumeur abdominale profonde (pancréas) indiquée en hachures dans la section du corps du malade. Il a été tracé des lignes isodoses, avec valeurs en pourcentage de la dose reçue par la tumeur. 1. Emploi de rayons X de 25 MeV, avec irradiation à partir de trois positions indiquées par les flèches extérieures. La technique des trois faisceaux minimise autant que possible l'irradiation des tissus sains (en particulier, moelle osseuse et reins).
2. Emploi de deux faisceaux d'ions hélium auprès du synchrotron Saturne à Saclay. Le faisceau supérieur a une énergie de 450 à 590 Me V et le faisceau venant de la gauche est à 400-600 MeV. La distribution de la dose en profondeur est modifiée par l'introduction d'un matériau (appelé «bol») sur le faisceau, à l'extérieur du malade.
Il sera intéressant d'étudier les possibilités d'utilisation de faisceaux d'ions plus lourds, qui sont susceptibles d'accroître l'efficacité biologique puisque les transferts d'énergie sont dix à cent fois plus élevés. Il pourrait alors être possible de réduire sensiblement la radio-résistance des cellules hypoxiques (pauvres en oxygène), résistance dont on pense qu'elle serait la cause de certains échecs de la radiothérapie.
Le programme de recherche avec les ions d'hélium de Saturne s'achèvera au printemps prochain, lorsque l'accélérateur sera retiré du service. Ce programme ne constitue cependant que la première phase d'une opération qui se poursuivra avec les ions lourds de Saturne 2. Ce nouvel accélérateur est conçu pour accélérer des ions d'éléments plus lourds, jusqu'au néon, avec des intensités du faisceau extrait de l'ordre de 10 9ions/s, pour la radiothérapie. On se propose de caractériser les propriétés radiobiologi-ques des ions (tels que les ions d'azote) de cette gamme, de la même manière que pour les ions d'hélium, en vue de déterminer leur efficacité pour le traitement des tumeurs et, plus généralement, de confirmer l'importance thérapeutique des rayonnements ayant des transferts d'énergie élevés.
DESY Une année chargée pour DORIS
A la fin d'une année bien remplie, le personnel de DORIS, les anneaux de collision électrons-positons de Hambourg, s'est réuni le 17 décembre devant quelques bouteilles de champagne offertes par G. Weber, chef du département de la recherche physique à DESY. Celui-ci a remercié au nom des physiciens l'équipe d'exploitation qui grâce à ses efforts a assuré le fonctionnement de DORIS au cours des trois dernières années et mené à bien, en particulier, les améliorations entreprises en 1976. Des luminosités moyennes supérieures à 10 3 0cm" 2s~ 1
Statistiques de la luminosité dans les anneaux de stockage à électrons-positons DORIS de DESY en 1976. Les valeurs moyennes correspondent aux périodes d'exploitation réservées aux expériences. L'énergie était de 3,1 GeV en janvier, de 5,0 GeV en décembre et de 4,0 à 4,4 GeV entre février et novembre.
ont été obtenues régulièrement au cours des derniers mois dans la gamme d'énergies comprise entre 4 et 5 GeV.
Le programme d'expériences, qui en 1975 avait porté essentiellement sur l'élucidation des canaux de désintégration de J/tyet a été orienté en 1976 vers la recherche des particules charmées et des leptons lourds. Un rapport sur les premiers résultats a été présenté lors de la Conférence de Tbilissi et les conclusions tirées des toutes dernières expériences, qui se sont achevées juste avant Noël, ont été communiquées lors de la Conférence de Coral Gables.
1976 a été une année exceptionnelle car le long arrêt annuel traditionnel a été supprimé afin d'accroître le temps réservé aux expériences. DORIS a donc fonctionné au total pendant 6500 heures, dont 4800 pour les expériences. Environ un quart du temps de fonctionnement a été consacré au développement de la machine. DORIS, première installation de collision de faisceaux d'électrons-positons à deux anneaux
séparés est une machine assez complexe, ce qui explique la part importante du temps réservé au développement. Celui-ci a d'ailleurs été utilisé à très bon escient puisque Donatus Dégèle, responsable du fonctionnement de DORIS, a annoncé des records de luminosité et de fiabilité.
A la fin de novembre, la luminosité moyenne a pu être portée à plus de 90nb" 1 par jour et par point d'interaction, à une énergie de 4,5 GeV, contre 1 0 nb - 1 au début de l'année. Après une nouvelle injection, la valeur de crête est habituellement de l'ordre de 2 x 10 3 0 cm _ 2 s " 1 . Ces résultats sont obtenus avec des faisceaux de 2 x 200 mA comprenant chacun 1 20 paquets.
Quels sont les effets qui limitent maintenant la luminosité? Dans des anneaux de stockage d'électrons-positons, la luminosité est normalement limitée par l'effet de chargé d'espace dont l'intensité se mesure par le décalage du point de fonctionnement (déplacement de Q) résultant de l'effet d'un faisceau sur les particules de l'autre. Dans des anneaux de stockage
différents, on a enregistré des valeurs comprises entre 0,025 et 0,06.
DORIS se distingue essentiellement des autres anneaux de stockage par le grand angle de croisement (2 x 12mrad) entre les deux faisceaux aux points d'interaction. Ce grand angle engendre des forces asymétriques supplémentaires qui, même pour de faibles déplacements de Q, réduisent la durée de vie des faisceaux stockés. Le déplacement maximum de Q observé à DORIS est de 0,01 seulement; il est plus que largement compensé, pour ce qui est de la luminosité, par le grand nombre de paquets dans chaque anneau.
Les effets qui se manifestent lorsqu'on atteint la limite de charge d'espace ont été étudiés expérimentalement et peuvent maintenant être expliqués analytiquement ainsi que par simulation sur ordinateur. Il apparaît que dans la géométrie du croisement, des résonances satellites sont excitées et limitent la région de fonctionnement dans le diagramme de Q. Ce type d'excitation des résonances n'existe pas dans les anneaux de stockage à collision frontale et explique que la limite de charge d'espace soit réduite à 0,01. Il devrait être possible d'atteindre des limites supérieures avec cette géométrie de croisement en choisissant un point de fonctionnement différent dans le diagramme de Q; cette possibilité est à l'étude.
Dans un anneau de stockage double à paquets multiples, on ne peut obtenir des luminosités plus élevées qu'au prix d'une augmentation considérable des intensités moyennes, qui toutefois peuvent exciter des modes de résonance parasite des cavités et provoquer ainsi des instabilités du faisceau. Les absorbeurs à ferrite, installés il y a deux ans dans les anneaux de faisceaux jouxtant les cavités, ont permis d'amortir avec succès ces modes de résonance parasite des cavités. Cela a permis d'augmenter considérablement l'intensité des faisceaux laquelle, à son tour, a provoqué un échauffement des absorbeurs au-delà de 200°C. Le gaz ainsi produit par les ferrites agit sur le vide et limite l'intensité maximale à environ 220mA dans chaque faisceau.
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Photographie sur chambre à dards d'une Interaction inélastique électron-proton produisant deux particules étranges neutres dans l'expérience DECO, à Cornell. Les traces dans la région de la cible sont des rayons delta de l'hydrogène. L'intensité du faisceau incident est limitée de manière à n'obtenir qu'un nombre raisonnablement faible de telles trajectoires.
Pour améliorer cette situation, des antennes d'amortissement nouvellement mises au point, qui excluent les ferrites au voisinage du faisceau, ont été installées en janvier 1977 près des cavités.
A DORIS, les études de machine comprendront cette année des essais de stockage intermédiaire de positons et le transfert en sens inverse de DORIS au synchrotron de DESY qui fait partie du système d'injection de PETRA, l'anneau de stockage de 19 GeV actuellement en construction. Des équipements spéciaux destinés à assurer ce stockage intermédiaire des positons puis la rééjection rapide dans le synchrotron ont été installés en janvier et des essais d'injection dans PETRA sont prévus pour la fin du printemps. DORIS a recommencé à fonctionner au début de février.
CORNELL Expérience avec chambre à dards Une étude détaillée des particules provenant de la diffusion inélastique de l'électron est en cours au synchrotron à électrons de Cornell. Une collaboration DESY—Université de Hambourg— Ithaca College—Cornell utilise un système comprenant une chambre à dards pour détecter l'électron diffusé et les hadrons produits dans des collisions électron-proton. Cette expérience, appelée DECO (sigle issu de DESY et Cornell) résulte de l'emploi réussi d'une chambre à dards à DESY, pour l'étude de la diffusion inélastique de l'électron; elle se propose de poursuivre ces recherches aux plus hautes énergies disponibles à Cornell. La chambre à dards et l'aimant ont été fournis par DESY, et ce système se rapproche beaucoup de celui qui a été utilisé dans l'expérience initiale.
La chambre a un volume sensible de 1 m de long; elle comporte une cible d'hydrogène de 10 cm de long installée à 25 cm de l'extrémité amont de la chambre. La double enveloppe sous vide de la cible et un petit tube entourant le faisceau d'électrons non dif
fusés constituent les seuls obstacles sur l'angle solide de détection de 4rr.Les électrons diffusés sont détectés dans une chambre proportionnelle et par un ou deux systèmes de compteurs de gerbes situés à 3m de la cible. Le seuil d'énergie des détecteurs de gerbes est fixé à 2,5 GeV, de sorte qu'avec un faisceau d'électrons ayant une énergie de 11,5 GeV il peut être accepté des énergies du photon virtuel atteignant 9 GeV.
Jusqu'à maintenant, on a photogra
phié environ 100000 événements de diffusion fortement inélastique de l'électron. Le film est dépouillé à l'Université de Hambourg et à DESY, et mesuré sur le HPD de ce laboratoire. L'électronique est réglée pour sélectionner les événements à valeur élevée de Q 2, et la plupart des 100000 photographies correspondent à un Q 2
supérieur à 1 GeV2. L'analyse des mesures est en cours à Cornell et à DESY; les premiers résultats sont attendus pour l'été.
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Dessin de Philippe Bryant (division ISR, CERN) qui donne un aperçu humoristique des activités menées avec les anneaux de stockage au cours de l'année dernière.
CERN Collision de deutons dans les ISR
Le synchrotron à protons de 28 GeV du CERN (PS) et les anneaux de stockage à intersections (ISR) sont en excellente forme : en 1976, en dépit de toutes ses tâches, le PS a atteint une fiabilité record égale à 95,1 % et, en décembre, les ISR ont fourni deux excellentes périodes d'expériences avec collision de faisceaux de deutons. Antérieurement, on avait déjà réalisé quelques brèves périodes d'exploitation avec de tels faisceaux, ce qui permit de saisir des données lors d'une période de développement de la machine (voir numéro d'avril 1976). Cependant, il s'agissait en décembre des premières périodes programmées d'expériences.
Une équipe Pavie-CERN souhaitait étudier la diffusion diffractive du neutron, dans laquelle celui-ci se transforme en un proton et un pion négatif. Elle a utilisé le système de détection formé de chambres proportionnelles multifils installées dans l'aimant à champs fractionnés de l'intersection I-4. A l'aide de ce système, on peut observer la trace du proton spectateur du deuton ainsi que le produit de la conversion du neutron. On a également mis en évidence une double diffusion diffractive, lors de l'éclatement de deux neutrons en collision. Une équipe CERN-Saclay-Zurich, qui effectue surtout des recherches sur les particules charmées et les paires d'électrons, a également saisi quelques données sur l'intersection I-7.
Au cours d'une période d'exploitation, en décembre, le PS est devenu un DS, et a injecté environ 4 A dans chacun des anneaux des ISR, puis il a repris l'accélération de protons destinés à son propre programme d'expériences et à l'injection dans le synchrotron de 400GeV. Les ISR ont fonctionné pendant environ 30 heures avec des collisions deuton-deuton, puis le faisceau de l'anneau II a été déchargé et remplacé par 18 A de protons afin d'étudier les collisions
proton-deuton. Cette période s'est achevée quelque 30 heures plus tard.
Peu de temps avant l'arrêt, les physiciens exploitant la machine ont effectué d'ingénieuses manoeuvres visant surtout à assurer une accélération des deutons jusqu'à 31,4GeV/c, comme il était requis pour les expériences de la mi-décembre. Ils injectèrent des protons supplémentaires dans l'anneau de deutons et purent maintenir pendant une heure 5,5 A de protons de 3,3 A de deutons, tous à 26 GeV/c. Les faisceaux présentaient des comportements indépendants. Les deutons furent ensuite sélectivement accélérés, en laissant les protons en arrière avant élimination par raclage. On obtint sans difficulté un faisceau de deutons de 2,1 A, resté en orbite à 31,4GeV/c pendant plus de trois jours.
A la mi-décembre, les résultats étaient encore plus impressionnants. On accumula des faisceaux de deutons de 9,06 A et 8,55 A, donnant une luminosité de 1,6 x 10 3 0 cm- 2 s " 1 , so i t40% de la luminosité nominale pour les protons. Une défaillance de l'alimentation, lors de la quatrième heure, entraîna la perte de l'un des faisceaux mais le PS redevint un DS en moins d'une demi-heure ce qui permit de rétablir la situation, avec accumulation d'un faisceau de 6,9 A utilisé au cours des 18 heures ultérieures. L'accélération jusqu'à 31,4 GeV/c se réalisa sans problème et des expériences furent effectuées à l'énergie maximale, avec un faisceau de 6,9 A au lieu de 4,6 A.
Le lendemain, un faisceau de deutons fut déchargé, comme lors d'une
période antérieure, et on le remplaça par un faisceau de protons (20A). Lorsque se termina la période deuton-proton, les deutons étaient restés en circulation dans les ISR pendant une durée record de 74 heures et, si l'on n'avait pas coupé l'alimentation, il ne fait aucun doute que certains d'entre eux y poursuivraient encore leur ronde.
Heurs et malheurs du SPS La mise en service du synchrotron à protons de 400 GeV du CERN s'est poursuivie normalement au cours des deux derniers mois, mais un incident est venu malheureusement perturber le début du programme d'expériences. Conformément au calendrier fixé il y a six ans, ce programme a officiellement commencé le 7 janvier, quoique la plupart des expérimentateurs aient déjà eu des particules à leur disposition avant cette date.
Des protons peuvent maintenant être fournis à toutes les cibles de la zone Ouest. Les trois cibles T1 , T3 et T5, d'où sont issus les faisceaux secondaires du hall d'expériences Ouest, sont alimentées simultanément en protons pendant un palier intermédiaire à 200 GeV, en général à raison de 1 x 10 1 2 particules par impulsion. Le faisceau séparé par HF en direction de la chambre à bulles européenne de 3,7 m (BEBC) peut également être livré à 200 GeV, à partir de la cible T7. Le faisceau de neutrinos en direction de BEBC, une expérience avec compteur
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et la chambre à bulles à liquides lourds Gargamelle peuvent recevoir des particules de 400 GeV, au moyen de la cible T11 , en règle générale à raison de 3 x 1 0 1 2 ppi. Toutes ces opérations peuvent être effectuées au cours d'un seul et même cycle de la machine.
Ce cycle d'exploitation est caractérisé jusqu'à présent par une bonne fiabilité (atteignant parfois 90%), mais cette fiabilité peut varier très largement dans les débuts de l'exploitation d'un accélérateur. Au début de janvier, l'intensité maximum extraite à 4 0 0 GeV était de 8 x 1 0 1 2 ppi. La principale instabilité qui empêche d'obtenir des courants de faisceau supérieur est appelée effet « tête-queue », et des sextu-pôles plus puissants seront installés pour y remédier.
Le programme d'expériences initial a été décrit en détail dans le numéro d'octobre 1976. Les expérimentateurs sont généralement satisfaits de la quantité et de la qualité des faisceaux fournis (mais s'ils étaient encore plus nombreux et encore meilleurs, personne ne s'en plaindrait, évidemment). Il convient de mentionner les résultats satisfaisants obtenus avec les compteurs Tchérenkov CEDAR (décrits dans le numéro de septembre 1975), qui servent à identifier les particules à l'intérieur des faisceaux. Les premiers essais d'un compteur de ce type, effectués le 5 décembre dans le faisceau H3, ont montré une bonne récupération de la lumière (3,4 photo-électrons pour une ouverture maximum du diaphragme) et une résolution massique en parfait accord avec les prévisions établies sur ordinateur. Le taux de re
jection des pions approchait 10" 5 alors que le compteur fonctionnait en huitième mode de coïncidence.
Le système de commande des compteurs par ordinateur a fonctionné correctement. Les masses des particules ont été déterminées avec une précision de 20 MeV par un calcul de l'indice de réfraction sur la base des mesures de pression et de température (un étalonnage préalable avait été fait à l'aide d'un réfractomètre). La pression et la température sont restées stables et ne nécessiteront pas de fréquents réglages. Les performances de ces compteurs sont néanmoins très sensibles à la précision de l'alignement de l'axe optique dans le faisceau, ce qui pourrait exiger de recourir à un système d'asservissement pour maintenir un rendement maximum. Cinq compteurs CEDAR sont utilisés dans le hall Ouest.
A la fin de novembre, BEBC a fonctionné pour la première fois avec un l i quide lourd constitué par un mélange de néon et d'hydrogène. Les essais se sont déroulés normalement, jusqu'à ce qu'un problème de réfrigération nécessite une mise à l'arrêt et une vidange de la chambre. BEBC a été remis en service vers la mi-janvier avec un mélange à 76 moles% de néon pour un programme de photographies avec des antineutrinos. Aucun champ magnétique n'a été appliqué pendant cette période d'exploitation afin de réduire les complications liée? au contrôle du système EMI (identificateur externe de muons). Ensuite commença une période d'exploitation consacrée aux neutrinos, pour laquelle
les éléments de l'IBM 370/168 ont pris place dans le centre de calcul électronique du CERN. Ce nouvel ordinateur est actuellement soumis aux essais de réception et, jusqu'à présent, tout se passe sans difficulté.
(Photo CERN 45.12.76)
un champ magnétique était appliqué. La qualité des photographies et les performances de la chambre à bulles sont satisfaisantes.
Le seul incident sérieux qui ait affecté la bonne marche des opérations s'est produit dans la nuit du 7 au 8 janvier. Un incendie s'est en effet déclaré dans le hall Ouest où sont installées les expériences WA3 (Collaboration Amsterdam-CERN-Cracovie / Munich-Oxford-Rutherford) pour l'étude des réactions hadroniques à deux corps et WA7 (collaboration CERN-Gênes-LAPP Annecy-Institut Niels Bohr de Copenhague-Oslo-University College Londres) pour l'étude des interactions à deux corps à transfert d'impulsion élevé. Il semble que l'alimentation électrique des deux grands aimants spectromètres servant à ces expériences n'ait pas été entièrement coupée alors que le dispositif d'alerte avait été déclenché. Les aimants et les systèmes de détection ont subi de gros dégâts.
Du matériel de remplacement a été trouvé au CERN pour l'expérience WA3, mais celle-ci sera néanmoins interrompue pendant quelques semaines. L'équipe de l'expérience WA7 doit malheureusement chercher de l'aide ailleurs et il est probable qu'elle ne pourra pas reprendre ses travaux avant plusieurs mois.
Le nouvel ordinateur donne satisfaction A la fin de Tannée dernière, le nouveau grand ordinateur du CERN, un IBM 370/168 , a été installé dans le centre de calcul. A la date où nous écrivons cet article, les essais de réception sont en cours (depuis le 3 janvier), la machine fonctionne 24 heures sur 24 et 7 jours par semaine, elle n'a été immobilisée que pendant 45 minutes au cours des trois premières semaines et on n'a constaté qu'une seule panne du système d'exploitation.
La machine IBM complète la CDCen ce sens que les utilisateurs du CERN pourront choisir entre les deux et trouveront plus facilement un système
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informatique équivalent à celui de leur laboratoire national. L'IBM possède également des équipements périphériques plus perfectionnés et devrait pouvoir s'adapter plus facilement à l'évolution de l'informatique. (Pour plus de détails sûr les besoins en calcul électronique, voir le numéro de mars 1975.)
L'IBM 370/168 type 3 possède une mémoire centrale de 3 Mbytes. Elle dispose de cinq canaux, de six unités de disque de 200 Mbytes chacune et de six unités de disque de 317 Mbytes chacune. Sur les dix dérouleurs de bandes magnétiques, cinq peuvent recevoir des bandes à haute densité (6250 bits par pouce).
L'ordinateur a été livré en trois lots : le câblage, les équipements périphériques et l'unité centrale avec sa console; la dernière livraison a été faite le 29 novembre. Il est installé dans la même salle que le CDC 7600 et l'exploitation des deux systèmes ne nécessite qu'un seul opérateur supplémentaire. L'IBM a fonctionné pour la première fois le 3 décembre. La remise officielle de l'installation complète a eu lieu le 20 décembre et les essais de recette, qui dureront une trentaine de jours, ont commencé après les congés de Noël. Un travail effectif pour le compte de plusieurs expériences est prévu pendant ces essais et les utilisateurs peuvent avoir accès à l'ordinateur au moyen d'un système RIOS (poste d'entrée-sortie à distance) auquel il est relié.
Dans un premier stade, la machine sera mise en service pour un traitement par lots et des améliorations
constantes seront apportées pendant la première année, du point de vue de la facilité d'accès pour les utilisateurs et du contrôle exercé par les opérateurs. Un terminal en temps partagé appelé WYLBUR (mis au point au SLAC) sera mis en service vers la fin de l'année. Il constituera la voie normale d'accès à l'ordinateur et sera desservi par une cinquantaine de terminaux dans le centre de calcul. L'IBM sera également reliée au réseau du CERN pour fournir des moyens de calcul en ligne en vue des expériences et notamment de celles qui se dérouleront dans la zone Nord du SPS.
Les améliorations qui seront apportées dans l'immédiat à l'ordinateur lui-même comprendront une extension de la mémoire centrale, qui sera portée à 4 Mbytes, et l'installation de deux canaux supplémentaires. L'adjonction éventuelle d'une mémoire de masse sera envisagée ultérieurement.
ORSAY Nouveau méson vecteur
Une expérience effectuée avec DCI, l'anneau de stockage à électrons-positons d'Orsay, a permis d'observer un nouveau méson vecteur à une énergie de 1780 MeV, avec une largeur d'environ 150 MeV. L'expérience M3N, décrite dans le numéro de septembre 1976, est particulièrement bien adaptée à l'observation des modes de désintégration produisant
Données obtenues avec l'anneau de stockage à électrons-positons DCI, à Orsay, indiquant l'existence d'un nouveau méson vecteur. Les données représentent 180 événements de désintégration en quatre pions chargés et un pion neutre.
des pions neutres et des photons. Le système de détection comprend des chambres proportionnelles à fils et des chambres à étincelles optiques, séparées par des scintillateurs et des radiateurs au plomb, avec en plus un absorbeur en fer comme filtre de muons. Il n'y a pas d'analyse magnétique des particules chargées. Cet équipement a permis de repérer le J/psi peu de temps après la mise en service de l'anneau DCI.
Les données saisies depuis octobre correspondent à une luminosité intégrée de 70 nb - 1 entre 1,45 et 2 GeV. Tout en analysant les événements enregistrés au gré de leur acquisition, on a repéré une forte anomalie dans le taux d'événements pour l'annihilation électron-positon en cinq pions, dans la région d'énergie entre 1750 et 1800 MeV (énergie totale). Lorsque d'autres données furent acquises, il devint patent qu'il existait une résonance se désintégrant en particulier en quatre pions chargés et un pion neutre. Le graphique représente les données accumulées à partir de 180 événements de ce type.
La nouvelle particule semble également apparaître dans d'autres canaux de désintégration et ces modes sont maintenant analysés. Il s'agit par conséquent d'un méson vecteur, appartenant probablement à la famille du méson oméga ou à celle du méson phi. (Depuis quelque temps, il a semblé mystérieux que la combinaison quark charmé-antiquark charmé de J/psi puisse exister dans plusieurs états d'énergie nous donnant la famille des particules J/psi, alors que l'on n'a pas identifié de famille correspondante pour la combinaison quark étrange-antiquark étrange du phi.) Le groupe d'Orsay continue de rechercher d'autres mésons du même type.
Dans sa version complète, DCI comprendra deux anneaux fonctionnant selon le principe de compensation de la charge d'espace (voir numéro de décembre 1969), afin d'obtenir des luminosités élevées. Le second anneau est actuellement en cours d'essais et un faisceau y a été injecté pour la première fois en décembre.
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Programme d'expériences à ISOLDE
Depuis dix ans, le séparateur d'isotopes en ligne (ISOLDE) est en service au synchro-cyclotron (SC) de 600 MeV du CERN. Fournissant une grande variété de faisceaux secondaires intenses de noyaux de courte durée de vie pour les recherches expérimentales, cette installation est la plus remarquable au monde dans son genre. Son programme d'expériences occupe une centaine de scientifiques venant de quinze centres de recherche.
Les sujets pouvant faire l'objet de recherche avec cette installation et les techniques d'expériences qui y sont employées ont été exposés dans le numéro de février 1967 à l'époque de la mise en service de ce séparateur. Ce dernier en est maintenant à sa deuxième génération et on l'appelle parfois ISOLDE-2, car une série d'améliorations ont été apportées pendant la reconstruction du SC entreprise pour obtenir des intensités de faisceau plus élevées (voir numéro de février 1973).
Au cours d'une période type d'expériences, ISOLDE-2 peut alimenter jusqu'à dix expériences avec des noyaux instables d'une durée de vie aussi réduite que quelques millisecondes. Ce résultat est obtenu en employant plusieurs nouvelles techniques. De nouveaux ensembles de cible et de source d'ions permettent d'utiliser des intensités de faisceau de protons atteignant 10 MA et ont élargi la gamme des éléments disponibles pour l'étude (une quarantaine actuellement). Un système de télémanipulation permet un changement rapide pour passer d'un élément à un autre. Des faisceaux de six éléments seulement ont été utilisés au cours des deux premières années d'ISOLDE-2.
Un système de manipulation du faisceau fournit des faisceaux d'ions de différents noyaux simultanément à quatre postes de mesure. Le coeur de ce système est une aire de distribution électrostatique récemment mise au point et comprenant quatre séries de plaques de deflexion se déplaçant sur l'axe des faisceaux sortants, de sorte que chacun des quatre tubes de faisceau peut choisir librement parmi une gamme étendue de faisceaux d'isotopes sans déplacer le spectre de masse
dans le séparateur. La salle basse d'expériences comprend six montages.
Cet ensemble ne satisfait pas la demande et, de plus, les problèmes de bruit de fond deviennent graves dans cette zone, non pas par suite de l'insuffisance du blindage de protection contre la cible mais parce que plusieurs expériences utilisent la pleine intensité de faisceau d'ions disponible de 6 nA (chiffre très élevé pour un faisceau de particules radioactives). Dans un proche avenir, certains de ces problèmes devraient être résolus par l'installation d'un tube de faisceau d'ions vertical conduisant aux deux salles supérieures. En utilisant un second aimant d'analyse comme déflecteur vertical, on devrait pouvoir améliorer la pureté isotopique du faisceau et l'exploitation en ligne dans ces régions à faible bruit de fond devrait permettre, dans les cas favorables, d'abaisser la l imite de détection pour les modes de désintégration rares jusqu'à une section efficace de réaction de 10" 4 0 cm 2 .
Mise au point de cibles et de sources d'ions
Les deux éléments clés dans un séparateur d'isotopes en ligne sont la cible et la source d'ions. La cible doit assurer une libération rapide et continue des noyaux radioactifs produits en son sein. Avec la source d'ions, l'ensemble forme sélectivement un faisceau d'ions qui ne devrait contenir de préférence que les isotopes de l'élément chimique étudié.
La mise au point de cette technique d'expériences relève de la radiochimie, qui fait également appel à la métallurgie, à la chimie des hautes températures et à la physique des surfaces. A ISOLDE, les méthodes de production des isotopes d'une quarantaine d'éléments ont été mises au point par une étude systématique de configurations possibles de cibles et de sources d'ions. La plupart des cibles étaient constituées par des métaux en fusion maintenus à des températures comprises entre 700 et 1400°C, les problèmes de confinement et/ou de volatilité du matériau de la cible empêchant d'opérer à des températures plus
élevées. Le retard dans la libération des produits de réaction des cibles l iquides est caractérisé par une constante de temps type de 30 s.
Dernièrement, une nouvelle formule de cible utilisant du métal réfractaire sous forme de poudre ou des fibres de carbure a libéré divers éléments dans un délai très bref. Par suite de l'effet conjugué des courtes trajectoires de diffusion dans le solide et des températures supérieures à 2000°C, les distributions des retards comprennent des composantes de l'ordre de 1 s.
On obtient, par exemple, des rendements élevés de nuclides de rubidium en irradiant une cible de poudre de niobium de 50 gr/cm 2 à 2200°C avec un faisceau de protons de 600 MeV d'une intensité de 1 JJA. Les rendements utiles vont jusqu'au 7 4 Rb, de période égale à 65ms, qui est le nuclide le plus lourd produit jusqu'à présent dans lequel le nombre de protons égale le nombre de neutrons. On n'observe pas 7 3Rb et sa section efficace de production doit être au moins mille fois inférieure à celle de 7 4 Rb, ce qui donne à penser que la limite de stabilité a maintenant été atteinte.
Comme la plupart des autres matériaux de cible, la poudre de niobium libère simultanément plusieurs éléments (Sr, Rb, Kr, Br et Se). Diverses techniques ont été mises au point pour assurer la sélectivité chimique. La méthode fréquemment employée consiste à ioniser un seul élément pour l'isoler du mélange. Dans le cas du rubidium, qui est un métal alcalin, on obtient des faisceaux isotopîquement purs par ionisation de surface positive sur la paroi intérieure d'un tube en tantale chauffé à 1200°C.
De la même façon, les halogènes fluor, chlore, brome, iode et astate peuvent être ionisés sélectivement par ionisation de surface négative. De tels systèmes sont en cours de mise au point et un récent essai a fait apparaître des rendements prometteurs d'ions de brome.
Programme d'expériences
Les expériences suivantes sont actuellement en cours.
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Vue en perspective d'ISOLDE, le séparateur d'isotopes en ligne du CERN. Le faisceau de protons de 600MeV (1 ) en provenance du synchro-cyclotron est focalisé sur l'ensemble cible/source d'ions (2). Un faisceau d'ions radioactifs est formé par un étage d'accélération de 60 kV et fait l'objet d'une analyse de masse dans un aimant (3). Des masses différentes sont ensuite choisies par deflection électrostatique dans l'aire de distribution (4) et réparties par l'intermédiaire des lignes de faisceau externes (5) entre les diverses expériences. Celles-ci sont:
(6) spectroscopie nucléaire (a, |3, y) (7) spectromètre de masse à haute
résolution, (8) pompage optique et spectroscopie à
laser, (9) résonance magnétique d'un faisceau
d'atomes, (10) rassemblement de sources radioactives
pour étude en différé (interactions hyperfines dans les solides, détermination de déplacements dans les énergies de rayons X, cibles pour étude de réactions nucléaires),
(11) particules retardées par désintégration bêta,
(12) mesures de trajectoires d'ions dans les gaz.
1) En 1972, un brusque changement dans la forme du noyau de mercure a été constaté lorsque le nombre de neutrons passe de 107 à 105 (c'est-à-dire de 1 8 7 Hg à 1 8 5Hg). Cette découverte a été faite avec la technique RADOP (rayonnement nucléaire détecté par pompage optique) décrite dans le numéro de novembre 1971 et elle a été possible grâce aux faisceaux intenses de ces isotopes à période courte disponibles à IS0LDE-1. Depuis lors, des études expérimentales et théori
ques approfondies ont été essentiellement consacrées à cette découverte inattendue. L'interprétation admise maintenant est que la forme du noyau de 1 8 7 Hg est légèrement aplatie et que celle de 1 8 5 Hg est fortement allongée.
Les informations sur les rayons de charge des isotopes de mercure pairs-pairs pour 1 9 2 Hg et au-dessous manquaient encore, car la méthode RADOP n'est pas applicable aux noyaux de spin nul. Pour trouver ces informations, une expérience a été montée à IS0LDE-2
avec un laser à colorants pompé par un laser à l'azote puisé servant de source de lumière réglable. Etant donné que l'effet laser ne peut pas être obtenu dans la région de l'ultraviolet, il faut commencer avec un faisceau de lumière visible (verte). On double ensuite la fréquence en utilisant les effets non linéaires dans un cristal et le faisceau d'ultraviolet ainsi obtenu peut provoquer des transitions entre les niveaux d'énergie électronique de l'isotope de mercure à l'étude. Si on règle la fré-
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quence du laser (environ 101 BHz) de manière que l'énergie transportée par la lumière coïncide avec l'énergie de transition atomique, on observe un rayonnement de fluorescence. En mesurant simultanément le rayonnement par résonance d'un isotope de mercure stable dans un champ magnétique, on détermine le déplacement isotopique avec une précision d'environ 100 MHz.
L'ensemble des résultats des expériences obtenus jusqu'à présent est présenté sur le graphique. En fonction du décroissement du nombre de neutrons, on observe un rapetissement régulier du rayon de charge à partir du noyau presque doublement magique 2 0 5 Hg jusqu'à 1 8 6 Hg. Les trois isotopes impairs 1 8 5 Hg, 1 8 3 Hg, 1 8 1 Hg présentent le rayon de charge anomal correspondant à celui de 1 9 6 Hg, qui a 10% de neutrons de plus. On analyse actuellement une mesure du déplacement isotopique de 1 8 4 Hg pour voir si le rayon de charge saute à une valeur semblable à celle des isotopes voisins impairs ou, comme l'indique la spectroscopic gamma sur 1 8 4 Hg, s'il correspond au nombre de neutrons réel de cet isotope. Cette dernière hypothèse signifierait qu'il existe une brusque variation du rayon de charge équivalant à pjouter et à déduire onze neutrons lorsqu'on passe de 1 8 4 Hg à 1 8 5 Hg. Un tel effet est complètement inconnu dans d'autres régions de masse.
2) Un double spectromètre de masse à focalisation a été installé pour mesurer les masses d'isotope avec une précision meilleure que 100 keV (c'est-à-dire avec une précision relative de 10~6
pour A = 100). Ces études font suite aux mesures spectrométriques très fructueuses effectuées pendant de nombreuses années par le Laboratoire René Bernas d'Orsay (voir par exemple le numéro de juin 1973). Le spectromètre de masse utilisé à ISOLDE a un secteur électrostatique sphérique et un secteur magnétique homogène combinés suivant la géométrie de Mattauch-Herzog.
La méthode de mesure se fonde sur la propriété bien connue suivant laquelle le produit de la masse de l'ion et de la tension appliquée au secteur
L'équipement de l'expérience avec laser accordab/e qui donne la mesure des rayons d'isotopes de spin zéro. La précédente expérience de ce genre, qui faisait appel à la technique du pompage optique, a révélé une brusque modification du rayon des noyaux de mercure lorsque le nombre de neutrons est réduit.
(Photo CERN 324.10.76).
Représentation graphique du rayon de charge d'isotopes du mercure en fonction du nombre atomique, qui va de A = 205 (noyau contenant 125 neutrons) à A= 181 (noyau contenant 101 neutrons). C'est la technique du pompage optique, (RADOP), qui a mis en évidence la brusque modification à A = 185. La nouvelle expérience de spectroscopic au laser a déjà permis de nouvelles mesures et la valeur intéressante obtenue pour A =184 fera sous peu l'objet d'une publication.
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Le spectromètre de masse à double focalisation qui fournit des mesures de très grande précision (meilleure qu'un millionième) pour des isotopes du rubidium et du césium.
(Photo CERN 325.10.76)
électrostatique est constant si lë champ magnétique est maintenu constant, ce qui signifie que M A V A = M B V B pour différents isotopes A, B du même élément. Des sauts doivent être effectués dans les conditions d'expériences lorsqu'on passe d'un isotope à un autre. Lorsque les ions en provenance d'ISOLDE sont arrêtés et réémis dans la source d'ions du spectromètre de masse, ces sauts sont effectués en modifiant en même temps le champ magnétique d'ISOLDE et les tensions appliquées dans le spectromètre de masse.
La précision des mesures dépend du taux de comptage et du pouvoir de résolution du spectromètre. Jusqu'à présent, les meilleures conditions ont été obtenues lorsque le pouvoir de résolution est de 10000 (vingt fois plus élevé que dans l'expérience précédente au PS), le rendement étant meilleur que 10" 4 . La précision alors obtenue est meilleure que 10 ' 6 pour tous les isotopes étudiés.
Les mesures ont porté essentiellement sur des isotopes de rubidium et de césium ; il s'agit des iso topes 7 5 - 8 1 Rb et 1 1 7 ~ 1 2 8 Cs produits par spallation. Les résultats obtenus pour le rubidium sont en bon accord avec la formule de masse de Seeger; ceux recueillis pour le césium sont en cours d'analyse. Une mesure de la masse de l'isotope 7 4Rb, mentionné ci-dessus comme étant le plus lourd isotope N - Z connu, serait un très bon test pour les termes dépendant de l'isospin; cette expérience a commencé en décembre.
3) La structure hyperfine (l'effet des spins nucléaires sur les états d'énergie électronique) d'atomes libres est étudiée à ISOLDE avec un appareillage utilisant la méthode de résonance magnétique d'un faisceau d'atomes. Le faisceau d'ions en provenance du séparateur est focalisé sur un four d'où les isotopes radioactifs s'évaporent de façon continue sous forme d'atomes l ibres. Un aimant sextupolaire polarise le faisceau atomique et les atomes ayant un moment magnétique effectif négatif sont focalisés dans un champ homogène où l'on peut faire basculer le moment pour le rendre positif par
application d'un champ HF de fréquence appropriée. Un quadripole dévie les atomes sur le collecteur après leur basculement. Connaissant la fréquence HF résonante, il est possible de calculer le spin nucléaire et le moment magnétique.
La première détermination des spins d'isotopes de l'or effectuée à l'aide d'un système en différé a été décrite dans le numéro de novembre 1975. Depuis lors, le système en ligne a été mis en service et les spins nucléaires et les moments magnétiques de plusieurs isotopes à courte durée de vie des éléments rubidium, césium, fran-cium et or ont été déterminés.
Ces éléments ont pour caractéristique commune de posséder des isotopes stables ayant une couche de neutrons presque complète (N respectivement égal à 50, 82 et 126), les isotopes pauvres en neutrons s'étendant dans des régions présentant une déformation du noyau, comme prévu. Les moments et spins nucléaires mesurés peuvent servir à explorer la variation de structure à mesure que l'on passe des formes nucléaires sphériques à celles déformées.
4) Les noyaux extrêmement pauvres en neutrons qui sont produits à ISOLDE sont caractérisés par des énergies de désintégration bêta nucléaire très élevées. En même temps, les noyaux de filiation ont de faibles énergies de séparation de particules chargées (proton ou désintégration alpha) de sorte que la désintégration bêta peut donner des états excités dans lesquels ces particules sont non
liées. Le processus de désexcitation peut alors se dérouler par émission de particules plutôt que par émission gamma qui domine ordinairement.
Dès le début de l'exploitation d'ISOLDE, l'étude de l'émission de protons retardés par désintégration bêta a été l'une des principales orientations du programme de recherche. En effet, les particules retardées sont un moyen très sensible d'obtenir des renseignements sur les propriétés du noyau à des énergies d'excitation très élevées. Par exemple, les fluctuations observées dans les spectres de particules reflètent les densités des niveaux nucléaires à une énergie d'excitation de 3 à 10 MeV.
L'intensité du faisceau d'ions accrue qui est devenue disponible à ISOLDE après la reconstruction de cette installation et l'amélioration du SC ont ouvert la possibilité d'observer le mode de désintégration encore plus rare, l'émission de particules alpha retardées par désintégration bêta. Les nouveaux résultats concernant de tels événements alpha ont été présentés dans le numéro de juin 1975. Par exemple, des spectres de protons et de particules alpha retardés ont été recueillis pour l'isotope du césium de masse 116(17 neutrons de moins que l'isotope stable 1 3 3Cs). Jusqu'à présent, six cas de ce genre ont été identifiés et ces résultats permettent d'évaluer pour la première fois la fonction densité de la désintégration alpha pour des niveaux nucléaires hautement excités.
5) L'énergie de liaison de l'électron le
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Appareillage à résonance magnétique de faisceau d'atomes (ABMR), qui est actuellement utilisé pour l'étude de la structure hyperfine d'atomes libres. Il a donné de nouvelles mesures de spin pour de nombreux isotopes.
(Photo CERN 339.10.76)
plus lié dans l'atome reflète, dans une faible mesure, la dimension du noyau. Etant donné que la durée de vie des rayons X dans les atomes plus lourds est beaucoup plus courte que celle des noyaux, il serait peut-être possible de mesurer les rayons des niveaux nucléaires excités en détectant les rayons X produits lors de la désintégration bêta par capture d'électrons qui provoque l'excitation. Une première expérience de ce type est tentée actuellement à ISOLDE.
Un spectromètre à haute résolution avec diffraction par cristal, d'un rayon de focalisation de 4,6 m, a été installé. La transmission de cet appareil n'étant que de l'ordre de 10" 7 , il importe de disposer d'échantillons avec très forte séparation en masse. Caractéristique particulière de cet appareil : deux échantillons peuvent être explorés simultanément, de sorte qu'il est possible de détecter des déplacements extrêmement faibles par une technique de comparaison.
Des déplacements notables, d'un ordre de grandeur plus élevé que ceux prévus par la théorie, ont déjà été détectés avec des erreurs d'environ 1 5 meV pour les rayons X du xénon qui ont une énergie de 30 keV et une largeur naturelle d'environ 15 eV. D'autres expériences sont en cours pour établir avec certitude que les effets observés sont bien dus à la dimension du noyau.
6) Pour étudier les états excités du noyau dans les désintégrations radioactives à ISOLDE, il faut observer les particules et les photons émis à l'aide
d'un certain nombre de techniques d'expérimentation. Les énergies et les intensités des raies sont déterminées d'après les spectres directs avec des spectromètres à haute résolution (détecteurs Ge et Si de haut rendement et spectrographes magnétiques). On construit des représentations de niveaux en se fondant sur les données recueillies d'après les énergies (principe de Ritz), les intensités (contraintes faibles) ou les expériences de coïncidences. Des renseignements supplémentaires concernant le spin, la parité, l'ordre des multipôles, les rapports de mélange, les éléments des matrices statiques et de transition sont fournis par les mesures des électrons de conversion interne ou des périodes, et par des expériences de corrélation angulaire plus élaborées (directionnelles, ou avec polarisation, ou avec retard).
Toutes ces mesures peuvent être effectuées en différé (les données sont recueillies dans les faisceaux d'ISOLDE et transmises ensuite à une installation de détection) pour les isotopes à longue durée de vie, ou en ligne, par exemple par enregistrement et défilement de bandes programmables, ce qui permet une étude préférentielle des activités père/fils... Au-delà du simple catalogage de niveaux nucléaires, l'étude des désintégrations radioactives offre des possibilités pour celle de l'excitation nucléaire. Alors que les états collectifs hautement déformés sont assez bien compris, d'autres tels que les noyaux plus légers posent encore des problèmes. La vraie difficulté cependant est celle présentée par les
noyaux de transition dont le passage de la configuration sphérique (couches presque complètes) à celle fortement déformée (milieu de couches) devrait être progressif. Aucune description complète ne peut encore être donnée, et, de ce fait, il n'existe aucune prévision. Il est possible que certains modes d'excitation (peut-être des états octo-polaires dans les noyaux lourds) et/ou leurs effets combinés (type de couplage) n'aient pas encore été découverts.
Des transitions dans les formes des noyaux ont été observées à ISOLDE-1 avec des isotopes pairs du platine et avec des isotopes de mercure à l'aide de la technique du pompage optique et confirmées dans les études des isotopes impairs voisins à Orsay, Grenoble et ISOLDE-2. Un problème à l'étude est celui de la transition de formes possibles et les problèmes qui y sont liés dans les isotopes impairs légers du xénon résultant des désintégrations du césium. Des bandes du type rotation sont observées dans plusieurs isotopes et l'existence d'un comportement systématique a été clairement démontrée. Un autre résultat intéressant obtenu en marge de cette étude montre qu'il existe des états metastases ayant des périodes de désintégration bêta très semblables aux états fondamentaux du césium. La structure en bandes dans les isotopes impairs voisins, qu'il faut étudier dans le xénon et le césium, devrait aider à comprendre les couplages dans les noyaux de transition.
Ces résultats sont également nécessaires pour l'interprétation de réactions avec ions lourds, et certaines expériences devraient fournir des données d'une importance fondamentale au sujet du problème de la désintégration bêta se produisant loin de la stabilité. Les premières expériences effectuées à ISOLDE ont porté sur les propriétés d'ensemble de la désintégration bêta à haute énergie (voir l'article sur les phénomènes liés à la fonction densité dans le numéro de janvier 1970).
7) Une nouvelle orientation des recherches concernant les effets hyper-fins dans les solides a fourni certains
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résultats préliminaires. Les propriétés intéressantes sont: les moments magnétiques et électriques et les champs magnétiques et électriques hyperfins dans les solides. Ces expériences se situent dans un domaine situé à la limite entre la physique des états solides et la physique nucléaire.
Deux expériences ont été montées. La première étudie l'orientation nucléaire dans un champ magnétique à très basse température. Cette technique peut être appliquée à l'étude d'isotopes de durée de vie assez longue (plus d'une heure). Les moments magnétiques à l'état fondamental de deux isotopes du plat ine, 1 8 9 Pt et 1 9 1 Pt , ont été déterminés de cette façon.
La seconde expérience étudie la corrélation angulaire perturbée en fonction d'intervalles de temps finis pour les états excités des isotopes. Cette étude peut s'effectuer avec des isotopes de courte période (de 10 ns à 10 |JS) . Jusqu'à présent il a été possible d'étudier le gradient de champ électrique résultant de l'implantation de
cadmium dans du gallium et de l'antimoine et de confirmer l'existence d'un réseau de substitution. Il est prévu d'utiliser cette technique pour mesurer les moments quadripolaires présentant un intérêt particulier.
8) Les intensités élevées disponibles à ISOLDE permettent de réunir une quantité suffisante d'éléments radioactifs de longue durée de vie pour qu'on puisse utiliser ces derniers comme cible dans d'autres expériences. Au cours d'une expérience commune réalisée en collaboration avec l'équipe du réacteur à flux élevé du ILL de Grenoble, une cible de 8 4Rb a été bombardée (période de 32 jours) avec un faisceau de neutrons thermiques et des groupes de protons résultant de la réaction (n,p) ont été observés, ce qui n'est pas possible sur une cible stable. Des expériences utilisant des cibles radioactives dans des accélérateurs tandem Van de Graaff sont en préparation.
9) Un certain nombre d'expériences
Une expérience séduisante qui vise à mesurer, au moyen d'un spectromètre à cristal courbe, de faibles décalages des rayons X émis à partir des niveaux d'énergie d'électron les plus bas, afin de voir s'ils permettent d'obtenir des informations sur les dimensions du noyau.
(Photo CERN 361.10.76)
ont porté sur le mode de désintégration alpha, qui devient important pour les noyaux extrêmement pauvres en neutrons, et ont étudié les caractéristiques systématiques des probabilités de transitions et des énergies de désintégration. Les nouveaux systèmes de cible maintenant disponibles devraient permettre d'étendre ces études surtout à la région des terres rares, où l'émission alpha se produit systématiquement au-dessus de la couche de neutrons N = 82.
10) Une expérience de physique atomique pure met à profit l'alimentation régulière en ions radioactifs pour étudier leur parcours dans les gaz. Etant donné que cette expérience exige une énergie d'ions variable, il a fallu placer l'équipement de mesure sous une tension élevée, de manière que le faisceau incident soit décéléré avant d'entrer dans l'équipement.
Projets
La prochaine étape importante dans le programme d'ISOLDE sera franchie lorsque des faisceaux d'ions d'hélium de 900 MeV seront envoyés sur les cibles du séparateur par le synchrocyclotron. Un faisceau interne de 3He a déjà été accéléré dans des essais de la machine et on espère envoyer des faisceaux dans ISOLDE-2 dans le proche avenir.
On compte que les ions d'hélium déposeront une plus grande énergie dans la cible et accroîtront également la gamme des ions qu'il sera possible d'extraire des cibles. Des éléments tels que le tellurium et le thallium, qui présentent un intérêt particulier du fait qu'ils sont proches des nombres de protons magiques de 50 et 82, deviendront disponibles.
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Nouvelles brèves
Médaille Heisenberg
Le comité de la division de physique des particules et des hautes énergies de la Société européenne de physique a décidé de créer une «médaille Heisenberg» à la mémoire de Werner Heisenberg décédé en 1976. La médaille sera décernée à un savant ou à un groupe de recherche qui se sera distingué par une contribution récente à la compréhension des lois fondamentales de la nature ou par un renouvellement de notre conception de la nature. Elle sera accordée tous les deux ans, à l'occasion de la Conférence européenne sur la physique des particules. Elle sera donc décernée pour la première fois lors de la prochaine Conférence qui se tiendra cette année à Budapest, du 4 au 9 juillet. Toutes recommandations concernant cette attribution doivent être adressées au président du comité de la division EPS-HEPP, le professeur Georges Marx, Department of Atomic Physics, Roland Eotvos University, 1088 Budapest, Puskin utca 5-7 (Hongrie).
Fi/m sur la physique
Un documentaire télévisé intitulé «la clé de l'Univers» a maintenant atteint le stade de la diffusion sur les petits écrans de quatre pays. D'une durée de deux heures, il rend compte de l'immense intérêt suscité par les récentes découvertes en physique des hautes énergies et les replace dans le cadre de l'effort accompli pour comprendre l'Univers dans ses aspects infiniment grands et infiniment petits. Il s'agit peut-être de la tentative la plus ambitieuse jamais entreprise pour présenter les découvertes et théories de la physique moderne à un large public.
Pour préparer ce documentaire, des équipes de cinéastes ont travaillé pendant toute l'année 1976 à Brookhaven, à Bruxelles, au CERN, au Laboratoire Fermi, au SLAC et à /'University College de Londres ainsi que dans divers centres de recherche en astronomie. Parmi les théoriciens exposant leurs opinions devant la
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camera, on compte Richard Feynman, Murray Gell-Mann, Sheldon Glashow, Stephen Hawking, Gerard't Hofft, David Politzer, Abdus Salam, Steven Weinberg et Kenneth Wilson. Le commentaire vise à expliquer dans une langue accessible les courants neutres, les quarks, les gluons colorés, le charme, la formation des particules par le «Big Bang» et les trous noirs.
Ce documentaire est le plus récent produit par l'excellente équipe de la BBC sous la direction de Nigel Calder (rédacteur scientifique) et d'Alec Nisbett (producteur TV). Il fait suite à plusieurs réalisations spéciales consacrées à la science telles que (d'univers violent», ((La terre agitée» et ((La machine à faire le temps». Puisqu'il s'agit d'une coproduction internationale, le programme a été réalisé en trois versions (comportant seulement quelques légères variantes): une version en néerlandais-flamand pour KRO (Pays-Bas) et BRT (Belgique) diffusée sur les écrans des deux pays le 4 janvier; une version pour la BBC le 27 janvier; une version américaine qui devrait être diffusée au printemps par PBS.
Premières particules J/psi provenant du S PS
Une collaboration Birmingham - Rutherford - CERN - Ecole polytechnique-MPI Munich - Neuchâtel utilisant le spectromètre Oméga dans la zone Ouest pour l'expérience WA12 a employé les deux premières périodes d'expériences du S PS pour installer un système de détection. Un faisceau de pions négatifs (3 x 106 particules par giclée) percute une cible de cuivre de 20 cm de long et on enregistre des données sur les paires de muons provenant de la désintégration des particules résultantes de masse élevée. L'appareillage fonctionne correctement et la chaîne d'analyse progresse régulièrement. Actuellement, des données acquises après 4 heures d'exploitation ont été traitées et, dans ce court laps de temps, quelque 30 événements correspondant à la désintégration du
J/psi ont été observés, en excellent accord avec les prévisions pour les valeurs actuellement admises des sections efficaces. L'expérience comparera les sections efficaces des J/psi en utilisant des pions positifs et négatifs, des kaons et des protons et surtout des antiprotons qui ne sont pas étudiés ai/leurs.
Recherches sur les réseaux informatiques
Un groupe ((Réseau» est actuellement à l'oeuvre au Laboratoire de Rutherford sous fa direction de Mervyn Williams; il étudie les besoins des universités du Royaume-Uni et des laboratoires du Conseil de la recherche scientifique en matière de réseau informatique. Il sera prochainement rejoint à Rutherford par le secrétariat du Comité national des réseaux informatiques dépendant du ministère de l'Industrie, placé sous la direction de Jack Howlett, ancien directeur du Laboratoire informatique Atlas. Ce Comité s'est vu confier un mandat étendu pour étudier les besoins nationaux en réseaux informatiques jusque dans les années 80.
Nouvelle confirmation de la théorie de la relativité
Une nouvelle vérification, encore plus précise, de la prédiction d'Einstein sur la courbure de lumière dans les champs de gravitation a été obtenue le 25 novembre grâce à des signaux radio renvoyés par quatre vaisseaux spatiaux explorant la planète Mars; la Terre et Mars étaient alors distantes d'environ 160 millions de kilomètres et le Soleil se trouvait entre ces deux planètes. Le champ de gravitation du Soleil a eu pour effet d'accroître la longueur du trajet parcouru par les ondes. Au Laboratoire de Pasadena, Irwin Shapiro, du MIT, a annoncé que la mesure, effectuée avec une précision de 1,5 m sur 320 mil/ions de kilomètres, concordait parfaitement avec la théorie de la relativité d'Einstein.
Pendant le tournage du film TV «La clé de l'Univers», le réalisateur, Alec Nisbett, a dû inventer une représentation graphique des quatre quarks. Les voici donc (de gauche à droite): haut, bas, étrange, charmé.
Inventaire des archives de la physique
Le département de l'histoire des sciences et techniques de l'Université de Berkeley entreprend un inventaire mondial des documents d'archives qui ont trait à la physique au 20^me siècle. L'inventaire regroupera la correspondance et des documents non publiés d'un millier de physiciens qui ont exercé leur activité entre 1900 et 1950. Un intérêt tout particulier est porté à la documentation sur les relations entre les physiciens et les intellectuels étrangers au domaine de la physique pure. Toutes les personnes ayant une connaissance particulière de la correspondance non publiée avec des physiciens (notamment des documents aux mains de particuliers ou appartenant à des collections d'archives consacrées principalement à des non physiciens), de lettres rédigées ou reçues par un physicien et publiées dans des revues ou des ouvrages, probablement mal connus des historiens de la science, ou de documents de physiciens peu réputés contenus dans les archives sont invitées à transmettre ces renseignements à l'Inventaire des archives. Office for History of Science and Technology, 470 Stephens Hall, University of California, Berkeley, California 94720, USA.
CAMAC-série aux ISR
La première interconnexion CAMAC série des ISR a été en service depuis le récent arrêt automnal; elle est affectée à l'acquisition de données sur l'installation d'ultra vide. Dix châssis CAMAC sont utilisés sur une boucle ayant une longueur totale de 2,4 km; ils sont exploités en mode série pour la transmission de bits à 5 MHz. Une grande partie de l'équipement a été fournie par des entreprises commerciales, en conformité avec les spécifications préparées par les comités ESONE et N/M. Certains développements complémentaires, tels qu'un ensemble de dérivation de châssis et un répétiteur de ligne avec
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Gerry Konrad debout, près du prototype de cyclotron de grande puissance de 3,6 m de haut, développé au centre de l'accélérateur linéaire de Stanford et destiné au projet PEP (anneau de stockage à électrons-positons). L'aimant qui focalisera le faisceau d'électrons est à droite. Douze tubes de ce type seront utilisés sur l'anneau. La tension de fonctionnement est de 62 kVf avec une intensité de courant de 12 A et une fréquence de régime de 353,2 MHz. Un modèle puisé a été exploité jusqu'à 500 kW, et le prototype photographié ici le 14 janvier a atteint 400 kW en mode continu.
isolation galvanique complète et correction de désalignement, ont été réalisés au CERN. La mise en service ne s'est pas effectuée sans difficultés, mais un module d'essai inséré dans chaque châssis a permis de progresser régulièrement et, depuis la remise en service des ISR, il n'y a pas eu de défaillances ou d'erreurs sur les données. L'utilisation de l'interconnexion a été limitée à l'acquisition de quelque 3000 bits d'information numérique et à la commande des unités de visualisation associées, exploitées dans la salle de commande, mais on installe des scrutateurs de voies analogiques et des processeurs spéciaux pour la mesure du courant des électrodes de balayage, ainsi que des ressources pour la gestion des interruptions (codeur LAM).
La totalité de l'interconnexion série sera transférée d'un ordinateur Argus 500 à une machine Nord-10 et l'Argus pourra alors commander une seconde interconnexion. L'interconnexion, avec ses câbles de liaison très simples, semble très bien adaptée à des emplois concernant le système de commande; elle est susceptible de jouer un rôle important dans l'extension de l'accueil réservé par l'industrie au système CAMAC.
Le 419811 devient le 8361 11
Le 18 mars, certaines modifications seront apportées au système téléphonique du CERN. Les PTT suisses, qui installent actuellement de nouveaux équipements pour le central téléphonique de Meyrin, ont fait au CERN une offre, qui a été retenue, concernant un système d'accès direct aux numéros de téléphone internes. Pour obtenir un numéro à l'intérieur du CERN, les correspondants extérieurs devront composer le 83 suivi du numéro interne. Ainsi pour appeler le rédacteur en chef de notre revue (numéro interne 4103), il suffira de composer le 834103. Le numéro d'appel du central téléphonique du CERN, actuellement le 419811,
deviendra, dès le 18 mars, le 8361 11.
Le nouveau système permettra à nos correspondants d'économiser à la fois du temps et de l'argent et soulagera le central de l'Organisation. Pour permettre une utilisation satisfaisante des nouvelles méthodes offertes, un exemplaire de la liste téléphonique du CERN sera mis, sur demande, à la disposition des centraux téléphoniques des laboratoires et des organisations qui ont des contacts fréquents avec le CERN. Prière d'adresser les demandes à Léon Donnat-Bouillud, Bureau du courrier, CERN, 1211 Genève 23, Suisse.
Choses et autres
L'entreprise Ammann et Whitney, New-York, a été retenue pour la construction des anneaux de stockage proton-proton de 200 GeV ISABELLE au Laboratoire de Brookhaven.
Le 3 décembre, un laser à verre au néodyme de 100 GW a fonctionné avec succès à la division Laser du Laboratoire de Rutherford. Ce laser, fabriqué par la société française Quantel SA, a été réglé à mi-puissance (5 joules par impulsion de 5 ps) pour les premiers essais.
De nouveaux records d'intensité ont été battus au Laboratoire Fermi en décembre. L'accélérateur linéaire de 200 MeV a atteint 301 mA, le synchrotron injecteur de 8 GeV a lancé 3x1013 ppi dans l'anneau principal et,
le 12 décembre, ce même anneau a accéléré 2,47 x 1013 protons à 400 GeV.
Au cours de huit mois de fonctionnement en 1976, la chambre à bulles de 2 m du CERN a pris 5359864 photos, battant ainsi son précédent record de 5 251352 établi sur 11 mois en 1971. C'est là un chant du cygne impressionnant pour cette chambre qui sera fermée cette année après avoir fait au total plus de 40000000 de photographies depuis sa mise en service à la fin de 1964.
Le 22 décembre, des protons ont été accélérés à 12 GeV dans le synchrotron du Laboratoire national japonais de physique des hautes énergies (KEK). Dans notre numéro d'avril 1976, nous avions rendu compte de la première accélération opérée à 10 GeV.
Le nouvel accélérateur linéaire de protons de 70 MeV construit pour équiper le synchrotron Nimrod a atteint son intensité nominale de 75 mA pour des impulsions d'une durée de 500 [is. Le linac est prévu comme injecteur d'ions d'hydrogène négatifs dans le projet de source de neutron de spallation.
François-Xavier Ortoli, ancien ministre français et homme politique européen bien connu, faisait remarquer que, pour évaluer le coût des projets scientifiques et techniques dans les domaines de pointe, les gouvernements devaient multiplier
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/. Louis Leprince-Ringuet. 2. Willy Jentschke.
l'estimation officielle par-n = 3,1416. A la session de décembre du Conseil, Wolfgang Paul a fait observer, à propos du SPS et d'autres projets, qu'au CERN ce pi était égal à 1...
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Rapport sur la fusion par les ions lourds
Le rapport final des Journées d'étude sur l'utilisation des ions lourds pour la fusion utilisant l'effet d'inertie, organisées par l'ERDA à Berkeley en juillet dernier, a paru en décembre. Ce rapport a été élaboré par Roger Bangerter, Bill Herrmannsfeldt, Dave Judd et Lloyd Smith. Il peut être obtenu (au prix de 5,50 dollars en version imprimée et de 3 dollars sous forme de microfiche) auprès du National Technical Information Service, U.S. Department of Commerce, 5285 Port Royal Road, Springfield, Virginia 22151. (Un rapport sur l'étude de l'ERDA a été présenté dans le COURRIER CERN en septembre dernier.)
Asservissement des instabilités du faisceau du synchrotron injecteur
Fleming Pedersen et Frank Sacherer ont procédé à une analyse très approfondie des instabilités longitudinales observées dans les quatre anneaux du synchrotron injecteur (Booster) de 800 MeV, au PS du CERN, en vue de leur correction. Ils ont élaboré une théorie complète des instabilités possibles et mis au point un système d'observation et d'amortissement asservi permettant de corriger les instabilités avant qu'elles ne provoquent une perte du faisceau. Les cinq premiers modes couplés de gerbes des trois instabilités d'ordre inférieur (dipolaire, quadrupolaire et sectupolaire) peuvent
effectivement être amortis dans les quatre anneaux avec des intensités de faisceau élevées (4 x 1012 ppi) dans chaque anneau. Le système peut aussi être utilisé pour l'étude des limites de stabilisation du faisceau.
Personnalités
Le 19 décembre, le premier ministre français a conféré au professeur Louis Leprince-Ringuet la dignité de grand officier de la Légion d'honneur. Louis Leprince-Ringuet a connu une carrière éminente dans le domaine de la physique des hautes énergies, et ses travaux ont déjà été récompensés par un nombre important de distinctions.
Le 11 janvier, un colloque spécial s'est tenu au Laboratoire DESY en l'honneur du professeur Jentschke qui a célébré son 65e anniversaire le 6 décembre
' 1976. Willi Jentschke est depuis longtemps associé aux activités de DESY dont il fut le directeur. Il compte également parmi les anciens directeurs généraux du CERN. Sam Ting, lauréat du Prix Nobel 1976, a rendu hommage au professeur Jentschke qui l'avait aidé lors de sa première série d'expériences au synchrotron DESY, de 1960 à 1965.
Au cours de sa session du 16 décembre, le Conseil du CERN a procédé à certaines élections et nominations. Président du Conseil: P. Levaux; vice-présidents: B. Gregory et A.C. Pappas; président du Comité des directives scientifiques (CDS):
W. Paul; membres du CDS: P. Gregory (mandat renouvelé pour un an), J.P. Blaser (pour trois ans); président du Comité des finances: M. Gigliarelli Fiumi (qui succède à M. Lemne dont le mandat de trois ans venait à expiration); vice-président du Comité des finances (nouveau poste): J. Beattie; chef de la Division SPS du CERN: M. Crowley-Milling (pour trois ans); chef de la division ISR du CERN: F. Ferger (mandat renouvelé pour trois ans).
Jim Cronin, de l'Université de Chicago, a été nommé à la tête du département des expériences de collisions de faisceaux récemment créé au Laboratoire Fermi. Le directeur-adjoint sera Jim Walker. Ce département aura pour mission d'étudier les possibilités d'expériences de collisions proton-proton et proton-antiproton avec l'anneau principal actuel et de mettre en oeuvre la construction d'installations expérimenta/es. La division Accélérateurs, dirigée par Russ Huson, reste chargée des techniques de refroidissement de faisceaux et du système de stockage de faisceaux. Le 14 janvier, Jim Cronin fut l'un des lauréats du Prix E.O. Lawrence pour ses «contributions importantes à la recherche en physique des particules».
Aimant à champ élevé pour ISABELLE
En décembre, une version d'un aimant de l'anneau ISABELLE produisant un
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Léon et la dame
champ élevé a été essayée avec succès au Laboratoire de Brookhaven. Le projet d'anneau de stockage proton-proton de 200 GeV (ISABELLE) nécessite l'utilisation d'aimants supraconducteurs produisant des champs atteignant 4,5 T. Toutefois, la possibilité de recourir à des aimants produisant des champs plus élevés a été envisagée et le prototype essayé en décembre, d'une longueur de 1 m, comprenait une bobine à double couche dotée d'une ouverture de 8,5 cm. Après 23 transitions à l'état normal, le champ produit par l'aimant a atteint 6,2 T et même 7 T dans la bobine supraconductrice proprement dite. Les harmoniques de champ se sont révélées égales ou inférieures à 10"4. La densité de courant maximale critique était de 29,2 kA/cm2 et l'énergie maximale emmagasinée de 261 kJ.
Décisions aux ISR
La Commission de la recherche du CERN a approuvé la construction d'aimants supraconducteurs destinés à produire une section intermédiaire à faible valeur de bêta dans l'un des deux anneaux de stockage à intersections, dans le but d'étudier certaines techniques qui sont également liées aux éventuels projets de nouveaux anneaux de stockage. La possibilité d'équiper de la même manière l'autre anneau des ISR, pour disposer d'une section intermédiaire complète à haute luminosité, sera envisagée ultérieurement.
La Commission a également décidé de ne pas autoriser la construction dans l'une des régions d'intersections, d'une deuxième grande installation magnétique à usage général. Un groupe d'étude en matière de projets a été créé pour considérer les différentes possibilités techniques relatives au développement futur des ISR.
Alors qu'il dirigeait une chasse à la particule charmée au Laboratoire Fermi, Léon Lederman, de l'Université Columbia, eut besoin pour filtrer les muons d'une grande quantité de béryllium, métal qu'il préférait à l'acier. Le béryllium permet en effet de remonter avec une plus grande précision jusqu'au point d'origine du muon. Ce n'est toutefois pas chose aisée que d'obtenir la libre disposition de deux tonnes de béryllium, lesquelles furent finalement fournies par Oak Ridge (Tennessee). Cet épisode a incité Tim Toohig à brosser le récit suivant publié le 6 janvier dans le journal du Laboratoire Fermi « The Village Crier» (Le Tambour du Village):
Il était une fois un troglodyte, répondant au nom de Léon, qui vivait dans une contrée reculée, la Protonie. Léon était fort embarrassé car, dès qu'il franchissait le seuil de sa grotte, le parfum captivant de la particule charmée lui flattait les narines mais jamais il n'avait réussi à entrevoir la belle. Il était au bord du désespoir.
Un jour, Léon décida de dresser un piège. Il s'en fut à la Cour du prince des troglodytes et, après avoir gravi les marches du palais, il lança d'une voix ferme: «Encore du béryllium!». La Cour fut scandalisée et le prince, atterré, ne put que s'écrier lui aussi: «Léon veut encore du béryllium». L'ingénieur du roi avait déjà fourni à Léon tout le béryllium du royaume.
Le prince savait que Léon dînait souvent avec le roi et avait accompli maints exploits pour le royaume. Il n'ignorait pas non plus que la vision de dame Quark charmée rendrait Léon follement heureux, bien plus encore qu'il ne l'avait imaginé. C'est pourquoi il voulait aider Léon. Mais que faire ? Il décida de solliciter l'aide du grand vizir du royaume.
Le vizir était un sage dont les caravanes avaient sillonné la plupart des royaumes du monde. Il avait pris l'avis du magicien royal Benjamin et de l'apprenti sorcier Christopher et savait que, pour piéger la belle charmée, Léon avait besoin de béryllium. Le béryllium présentait exactement le rapport de la longueur d'interaction du nucléon à la longueur de radiation que le magicien recommandait pour sa potion magique.
Le vizir voulait aider Léon; aussi, enfourchant son puissant étalon Studley, s'en fut-il voir Sir John et son vassal Norman qui avaient
longtemps servi dans l'armée des croisés. Nombreux étaient, dans divers royaumes, leurs anciens frères d'armes avec lesquels ils avaient guerroyé et couru le cotillon. La nouvelle parvint à tous les anciens compagnons: «Léon veut encore du béryllium».
L'un de ces compagnons se rappela avoir vu, lors d'une campagne fort ancienne, un amoncellement de béryllium dans une caverne poussiéreuse du lointain Tennessee. Elle était gardée par un féroce dragon, YHomoensis burocraticus. Mais qui donc irait abattre le dragon ?
Du haut de la tour, le légat de l'empereur, Donald, observait l'embarras des favoris du vizir. «C'est moi qui abattrai le dragon», proclama-t-il. Avec une dextérité qui rappelait le glorieux souvenir du Cid, le légat tira l'épée et d'un coup prodigieux il égorgea le dragon.
Le dragon se tordit dans des douleurs atroces et s'abattit enfin lourdement sur le monceau de béryllium. Le vizir ne savait trop comment procéder. Le cadavre du dragon était manifestement trop volumineux pour que Studley lui-même puisse le déplacer. Sir John observait la terrifiante scène. Son maître de caravane, Raymond, très versé dans l'art de déplacer de lourdes charges, pourrait être de quelque utilité. De nombreuses semaines passèrent; le maître de caravane déploya toute son ingéniosité et tout son talent. L'immense cadavre cédait lentement et il chut finalement du sommet du tas de béryllium.
Le précieux métal fut transporté dans la grotte de Léon qui s'y enferma avec lui. Aujourd'hui encore, des voyageurs de retour de Protonie rapportent que des sons allègres s'échappent du plus profond de la grotte de Léon. Les indigènes croient que Léon hante encore ce lieu, acharné à la poursuite éternelle de sa belle dame.
Distribution : le prince des troglodytes : Brad Cox; l'ingénieur royal: Bill Thomas; le grand vizir: Rich Orr; le magicien royal: Ben Lee; l'apprenti sorcier: Chris Quigg; Studley: lui-même; Sir John: John Col son; Norman: Norm Hill; Homoensis Burocraticus: la bureaucratie; le légat de l'empereur: Don Bray (ERDA); le maître de caravane: Ray Lewandowski.
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