Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées

Les deux infinis

Les équipes de Subatech participent à la recherche fondamentale en physique subatomique, recherche pilotée par l’IN2P3 du CNRS à l’échelle nationale. Souvent ces recherches nécessitent la collaboration de plusieurs laboratoires et de plusieurs pays à l’échelle mondiale. La visibilité internationale de notre laboratoire est un objectif phare et nous contribuons avec notre savoir-faire aux grandes collaborations du domaine. Nous participons depuis 1996 à l’expérience ALICE du Large Hadron Collider (LHC) au CERN (Genève) avec le but ultime d’étudier les propriétés de la matière à très haute température – quelques billions de kelvin – au-delà de la température de transition vers la matière déconfinée appelée le plasma de quarks et de gluons. Cette recherche est complétée par une activité importante de notre laboratoire en théorie de l’interaction forte, dans les champs de la chromodynamique quantique, des saveurs lourdes, des calculs phénoménologiques et du développement de logiciels de simulations numériques des collisions entre ions lourds, structurée par le projet EPOS-HQ et le projet ANR COLDLOSS. Dans ce domaine de recherche, nous assurons la coordination du projet européen initiative structurée STRONG-2020. Nous participons aux collaborations internationales Double Chooz, SoLiD et JUNO qui ont pour but l’étude des propriétés des neutrinos auprès des réacteurs nucléaires, avec un savoir- faire unique dans les techniques de détection et la simulation numérique de ces réacteurs et les calculs de spectres en énergie des antineutrinos qui s'appuient sur nos mesures de physiques nucléaires au sein de la collaboration internationale TAGS. Avec TAGS, le projet e-Shape et le futur projet (NA2)STARS, nous nous intéressons aux propriétés de désintégration bêta des noyaux à travers des expériences menées auprès du laboratoire d'Accélérateur de l'Université de Jyväskylä, qui touchent aussi bien les neutrinos que la physique du noyau et la nucléosynthèse des éléments dans l'univers. Nous avons rejoint la collaboration internationale KM3NeT avec l’objectif de détecter les neutrinos extra-galactiques produits par des phénomènes violents dans l’Univers et de les corréler à d’autres messagers. Nous avons une contribution forte et pionnière en France pour la recherche directe de la matière sombre avec la collaboration internationale Xenon dont les dispositifs de détection successifs (XENON100, XENON1T et bientôt XENONnT) ont été installés au laboratoire de Gran-Sasso en Italie. Nous avons développé jusqu’en 2019 le projet EXTASIS avec l’objectif de détecter les gerbes atmosphériques de rayons cosmiques via la détection d’ondes radios générées par ces gerbes. Finalement nous avons des projets dans la thématique des calculs ab-initio des propriétés chimiques fondamentales de radionucléides (projet RCT).

Nucléaire pour l'énergie et l'environnement

Le premier sous-axe de cette thématique concerne les matériaux pour le nucléaire, le cycle du combustible nucléaire, le stockage de déchets radioactifs et la migration de radionucléides soit dans l’environnement ou dans des solides comme les verres, les bétons et les substrats géologiques. C’est une activité organisée dans le périmètre de deux master-projets de l’IN2P3 : i) « Matériaux » ayant pour thèmes les ciments, les verres et les matériaux contenant du zirconium et ii) « radionucléides et environnement » étudiant les radionucléides naturels (TE)-NORM ou anthropogéniques ainsi que les barrières géologiques contre la migration de ces radionucléides. Assurant une très forte visibilité, voire un leadership national et international, les travaux sont réalisés dans le contexte d’une chaire avec l’Andra, ORANO et EDF. Ils sont aussi financés par des projets européens comme EURAD et PREDIS et des projets RETENTION, TIRAMISU, UTOPIA, et STOL en collaboration avec d’autres unités régionales ou nationales comme l’OSUNA, le LPG, ou la ZATU et des collaborations internationales autour des conséquences de l’accident de Fukushima au Japon. Finalement dans ce premier sous-axe, Subatech développe des projets dans le cadre de deux autres master-projets transversaux qui abordent la problématique de la modélisation théorique et des phénomènes de radiolyse. La plateforme SMART de Subatech fournit un service de mesure de la radioactivité pour des partenaires industriels, des associations ou encore des collectivités locales. Elle détient 47 accréditations ASN, une accréditation du ministère chargé de la Santé, permettant la réalisation des mesures radiologiques pour les eaux destinées à la consommation humaine, et l’accréditation COFRAC.
Le deuxième sous-axe concerne la physique et la simulation de réacteurs nucléaires avec deux approches complémentaires : i) L'association de notre forte implication dans la collaboration TAGS pour étudier les propriétés des radionucléides produits dans les réacteurs, de notre expertise en matière de simulation de réacteur héritée des développements réalisés pour Double Chooz, Nucifer et Solid et s'appliquant désormais aux nouvelles générations de réacteurs, avec nos calculs de sommation nous donne une expertise mondialement reconnue pour les calculs associés aux antineutrinos (non-prolifération), à la puissance résiduelle et aux neutrons retardés (sûreté) des réacteurs nucléaires (projets européens et master-projets SANDA et SAMOSAFER, projets NEEDS NACRE et SUDEC, collaborations avec l'AIEA, la NEA et JEFF, Master-projets TAGS et OPALE) auprès du laboratoire d'Accélérateur de l'Université de Jyväskylä ii) l’autre approche, l’étude interdisciplinaire des scénarios nucléaires à l’échelle d’une nation en interaction avec d’autres disciplines comme la sociologie ou l’économie, via le projet MOISE. 

Nucléaire pour la santé

Les recherches dirigées et finalisées dans le domaine de la santé font pleinement partie des activités de recherche de Subatech. Cette recherche se décline en 4 sous-axes. Le premier concerne les applications des techniques de détection de la physique subatomique au domaine de la thérapie et de l’imagerie médicale. Notre projet phare dans ce domaine est le projet Xemis qui a permis de concevoir et construire un prototype d’imageur par émission de positon et γ (imagerie à 3 photons) pour le petit animal. Le deuxième sous-axe est l’étude et l’optimisation de la production de radionucléides innovants pour la santé (master-projet RAMI) notamment la production de scandium, dont le radionucléide ⁴⁴Sc est un émetteur positon-gamma pour l’imagerie médicale à 3 photons, ou la production de l’²¹¹At, potentiellement approprié pour le traitement contre le cancer (projet ANR REPARE). Ces master-projets incluent la production de radionucléides, la mesure de sections efficaces, la participation à la collaboration du CERN MEDICIS. Le troisième sous-axe est l’étude des propriétés chimiques des radionucléides pour la Santé et le développement de complexes radiopharmaceutiques pour sa biodistribution, notamment le ⁴⁴Sc et l’²¹¹At (master-projet Radionucléides-Santé). Finalement nous avons également une contribution forte dans les applications en radio-biologie, via la plateforme pour l’irradiation du petit animal (master-projet Hadron-Biologie) avec FLASH, et le développement de techniques uniques en France de radiolyse pulsée (master-projet Radiolyse-Santé). On notera, pour cet axe, une très forte composante interdisciplinaire, concrétisée notamment par une implication dans le GIP ARRONAX et le cluster TransForMed de l’axe « santé du futur » du projet PIA2 NExT.

Technologies Associées