Actualités IRFU

Une équipe de scientifiques du GANIL a développé un dosimètre à scintillation nommé SCICOPRO (SCIntillation pour le COntrôle des irradiations en PROtonthérapie) en collaboration avec le Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen et le Centre de Lutte Contre le Cancer François Baclesse. Ce centre possède un équipement de proton thérapie appelé Proteus ONE (société IBA) équipé du ‘pencil beam scanning’, qui permet d'administrer une irradiation à l’aide de multiples faisceaux extrêmement fins qui vont balayer le volume tumoral. Avant l’irradiation sur le patient, les physiciens médicaux réalisent un contrôle qualité du traitement par des mesures de profil de dose en profondeur sur un fantôme d’eau. Cette étape prend du temps car nécessite l’utilisation de plusieurs instruments. L’étude réalisée ici, a permis de développer un système unique effectuant les mesures de cette étape de contrôle qualité des traitements et de réduire le temps dédié à cette tâche. Une évaluation sur des faisceaux connus a permis de démontrer que SCICOPRO était capable de mesurer des faisceaux de protons avec une précision de l’ordre de 580 µm sur la position, 180 keV sur l’énergie et 3 % pour l’intensité. Des mesures du système pour un vrai plan de traitement avec plusieurs milliers de faisceaux délivrés à 1 kHz ont aussi montré que ce nouveau dispositif à base de scintillateur vérifie les faisceaux qui seront délivrés au patient. Il est même sensible à des erreurs d’orientation de la table de traitement, aussi petites que 1°. Les performances de SCICOPRO sont très prometteuses et répondent aux besoins de la pratique clinique. Les résultats ont été publiés dans la revue Medical Physics Avant que ce nouveau dispositif soit utilisé en routine clinique, un autre prototype plus grand est en développement et la mesure en 3D des distributions de dose fait l’objet d’une thèse.

Alors que le JWST observait TRAPPIST-1, le système aux sept exoplanètes, une équipe internationale de chercheurs, incluant le Département d’Astrophysique du CEA Paris-Saclay, s’est aperçue que des passagers célestes faisaient régulièrement leur entrée dans le champ de vue. Ils ont alors mis au point une méthode pour les étudier et ont ainsi identifié 138 nouveaux astéroïdes de la ceinture principale. Ces corps célestes, allant de la taille d’un bus à celle de plusieurs stades, représentent les plus petits astéroïdes jamais détectés dans cette région de l’espace. Grâce à cette nouvelle approche, les chercheurs peuvent désormais repérer des astéroïdes aussi petits que 10 mètres de diamètre, ouvrant la voie à une exploration approfondie des petits objets du système solaire. Cette avancée est cruciale pour mieux comprendre l’histoire du système solaire et pour améliorer le suivi des astéroïdes potentiellement dangereux, renforçant ainsi la sécurité planétaire. Cette étude a été publiée dans la prestigieuse revue Nature, avec pour titre « JWST sighting of decameter main-belt asteroids and view on meteorite sources ».

Depuis sa mise en service, le LHC a permis des avancées majeures sur la compréhension du Modèle Standard de la physique des particules, de la découverte du boson de Higgs aux mesures les plus précises de la masse du boson W et des propriétés du quark top. Pour aller encore plus loin, une phase haute luminosité du LHC débutera en 2030, permettant d’augmenter le taux de collisions d’un facteur 5 et la quantité de données totale d’un facteur 10. Pour soutenir ces conditions extrêmes, le détecteur CMS doit subir nombres de modifications y compris l’ajout d’un détecteur de temps (MTD) et le remplacement complet de la calorimétrie avant (HGCAL). En particulier, l’électronique de lecture de tous les détecteurs est revue. L’IRFU a conçu plusieurs puces au cœur de cette électronique pour le calorimètre central (ECAL), le HGCAL et le MTD. Une caractéristique commune à toutes ces puces est le soin extrême apporté à la mesure de temps qui doit être réalisée avec une précision jamais atteinte sur des systèmes aussi complexes : des millions de voies de lecture, provenant de systèmes hétérogènes, doivent être synchronisées avec une précision meilleure que 30 ps. En effet, l’expérience CMS a fait le pari de la précision temporelle pour limiter les effets indésirables de l’augmentation du taux de collision. La totalité des puces auxquelles l’IRFU contribue entre aujourd’hui dans la phase de production. À cette occasion, nous vous proposons un tour d’horizon.  

Le grand relevé de galaxies DESI, qui utilise le télescope Mayall de 4m au Kitt Peak Observatory (Arizona), a commencé ses observations en mai 2021 et vient de publier une analyse cosmologique de la formation des grandes structures de l’Univers avec sa première années de prise de données (publication et video CosmologyTalk expliquant les résultats). DESI est un spectrographe multi-fibres qui, à chaque pointé, mesure le spectre de la lumière provenant de 5000 objets astrophysiques simultanément. Les données collectées permettent de dresser une carte tridimensionnelle de l’Univers. Des méthodes statistiques sont ensuite appliquées à cette carte des galaxies (voir figure 1) pour en déduire à quelle vitesse se sont formées les grandes structures de matière de l’Univers s’organisant en ce que l’on appelle la “toile cosmique”, composée de murs, filaments et nœuds cosmiques. Pour faire cette analyse, les scientifiques s’appuient sur le fait que les décalages spectraux des galaxies sont affectés par leur vitesse particulière, laquelle est d’autant plus grande que la formation des structures est plus rapide. La collaboration DESI a ainsi mesuré la croissance des structures de l’Univers au cours des 11 derniers milliards d’années. L’analyse fine de ces données, pour laquelle le CEA a eu un rôle important, permet de confirmer la validité de la théorie de la relativité générale aux échelles cosmologiques et de mesurer l’effet des neutrinos sur la formation des structures et de placer une contrainte sur leurs masses.