Un meilleur faisceau pour ISOLDE

ISCOOL, quadripôle radiofréquences refroidisseur et groupeur, récemment installé à ISOLDE, annonce une nouvelle génération de faisceaux.

Jérôme Sarret travaillant sur l’alignement de ISCOOL, le nouveau refroidisseur et groupeur d’ISOLDE.

Les grands chefs le savent bien, le secret d’un plat réside dans la qualité des ingrédients. À ISOLDE, pour extraire tous les sucs que renferme le noyau, il faut un faisceau de grande qualité. Un dispositif récemment installé, le quadripôle radiofréquences refroidisseur et groupeur (RFQCB), améliorera les propriétés d’émittance et de groupage du faisceau d’ions, ce qui donnera aux expériences d’ISOLDE de meilleures chances de découvrir les propriétés des noyaux exotiques.

Le dispositif, conçu initialement dans le cadre d’une thèse de doctorat par Ivan Podadera, a été installé et mis en service au cours des dernières semaines par les groupes AB-ATB-IF, AB-OP et PH-IS. À ISOLDE, les nucléides radioactifs sont produits dans des cibles épaisses haute température ; le système utilisera un gaz tampon, un cylindre segmenté et un quadri-pôle radiofréquences pour ralentir les ions, afin de produire un faisceau soit continu soit en paquets à émittance plus faible. Cela permettra aux physiciens des différents groupes d’utilisateurs de pratiquer une analyse spectroscopique plus détaillée avec une meilleure définition que précédemment.

Pour des raisons de conception, la capacité d’ISCOOL est supérieure de trois ordres de grandeur à celle des RFQCB construits jusqu’à présent : elle atteint environ 100 millions d’ions par paquet. Le groupage en paquets permet aussi une expérimentation plus précise dans la mesure où il limite le bruit de fond. C’est ce qu’a démontré l’expérience COLLAPS en utilisant la spectroscopie laser – qui consiste à recouvrir le faisceau d’ions d’un faisceau laser et à observer la fluorescence des photons excités. Des mesures instantanées ont été prises au moment où les paquets passaient dans les « portails » de 12 μs : « Le dispositif a eu pour effet de réduire énormément le bruit de fond, dix mille fois moins important que dans un faisceau continu », a indiqué Kieran Flanagan, de l’équipe COLLAPS.

Dans le RFQCB, le gaz tampon freine le mouvement des ions, mais aussi crée une certaine diffusion. Comme l’explique Pierre Delahaye, coordinateur de projet : « Pour garder le faisceau le long de l’axe du refroidisseur d’ions, quatre barres créent un champ RF quadripolaire permettant de confiner radialement les ions. Un autre champ électrique permet de déplacer et de mettre en paquets le faisceau ; ce champ est orienté sur un axe longitudinal ; il entraîne les ions jusqu’à l’extrémité du dispositif ; là, les ions sont piégés par une différence de potentiel, puis relâchés en paquets à intervalles de 10 à 20 μs. »

Malgré la diffusion, les taux de transmission obtenus par ce dispositif vont jusqu’à 70-80 % pour des noyaux de masse atomique supérieure à 39 (potassium) et jusqu’à 50 % pour les noyaux de masse atomique 23 (Sodium) et plus.

« Le quadripôle refroidisseur et groupeur fournira un faisceau pour la plupart des expériences d’ISOLDE, y compris les expériences de spectroscopie telles que MISTRAL et ISOLTRAP », explique Hanna Frånbarg, coordinatrice du projet. « Grâce à l’amélioration de la qualité du faisceau, les équipes peuvent tester des noyaux encore plus instables. » Ce refroidisseur permettra aux utilisateurs d’ISOLDE de pousser plus loin leurs expériences pour nous mitonner une physique vraiment savoureuse…