L'Empa et l'EPFL se joignent à un programme prioritaire de l'UE
La communauté européenne des accélérateurs de plasma a reçu une impulsion majeure pour le développement d'une installation d'accélérateur de plasma prête à être utilisée grâce au financement de plusieurs initiatives de plusieurs millions d'euros sous l'égide du projet EuPRAXIA. Il s'agit de la phase préparatoire d'EuPRAXIA, du réseau doctoral EuPRAXIA et des sources de photons avancées EuPRAXIA, ainsi que du financement de la construction de l'un des sites d'EuPRAXIA à Frascati, près de Rome. Un deuxième site est prévu, mais n'a pas encore été décidé par le conseil d'administration d'EuPRAXIA.
Beaucoup plus petit et considérablement moins cher
Le projet EuPRAXIA vise la construction d'un accélérateur d'électrons innovant utilisant l'accélération par sillage de plasma piloté par laser et faisceau d'électrons, qui offre une réduction significative de la taille et des économies possibles par rapport aux accélérateurs actuels de pointe basés sur la radiofréquence. Le projet a débuté par une étude de conception, qui a été financée dans le cadre du programme européen Horizon 2020, et s'est achevé fin 2019 par la publication du premier rapport de conception au monde pour une installation d'accélérateur à plasma. En 2021, EuPRAXIA a été inclus dans la feuille de route du Forum stratégique européen sur les infrastructures de recherche (ESFRI), qui recense les installations de recherche d'importance paneuropéenne correspondant aux besoins à long terme des communautés de recherche européennes.
Aujourd'hui, les fonds de garantie pour la recherche et l'innovation de l'UE et du Royaume-Uni ont accordé trois millions d'euros à la phase préparatoire (PP) d'EuPRAXIA, qui comprend 34 instituts participants d'Italie, de République tchèque, de France, d'Allemagne, de Grèce, de Hongrie, d'Israël, du Portugal, d'Espagne, de Suisse – représentée par l'Empa et l'EPFL –, du Royaume-Uni, des États-Unis et du CERN en tant qu'organisation internationale.
Une phase de planification de quatre ans
La nouvelle subvention donnera au consortium une chance unique de préparer, au cours des quatre prochaines années, la mise en œuvre et la réalisation complètes d'EuPRAXIA. Le projet financera 548 mois-personnes, y compris un financement supplémentaire du Royaume-Uni et de la Suisse (SEFRI), et sera soutenu par 1 010 mois-personnes supplémentaires en nature. EuPRAXIA-PP reliera les institutions de recherche et l'industrie des pays susmentionnés, ainsi que la Chine, le Japon, la Pologne et la Suède, qui ont signé l'accord de consortium EuPRAXIA. Ce projet PP définira la mise en œuvre complète de l'installation EuPRAXIA de 569 millions d'euros en tant que nouvelle infrastructure de recherche distribuée de l'ESFRI pour l'Europe.
Parallèlement à EuPRAXIA-PP, un nouveau réseau doctoral d'actions Marie Skłodowska-Curie (EuPRAXIA-DN), coordonné par l'Institut national italien de physique nucléaire (INFN), a également été financé par l'UE et le Royaume-Uni. EuPRAXIA-DN offrira douze bourses de haut niveau entre des universités, des centres de recherche et des entreprises qui mèneront un programme de recherche et de formation interdisciplinaire et intersectoriel sur les accélérateurs de plasma. Le réseau démarrera en janvier 2023 et bénéficiera d'un financement de plus de 3,2 millions d'euros sur sa durée de quatre ans. EuPRAXIA-DN se concentrera sur les innovations scientifiques et techniques et sur l'amélioration des perspectives de carrière de ses membres. Le projet comprend une grande partie de l'expertise européenne dans ce domaine de recherche et implique dix universités, six centres de recherche nationaux et internationaux, ainsi que sept partenaires de l'industrie au début du projet.
Enfin, le ministère italien des universités et de la recherche soutient le projet EuPRAXIA Advanced Photon Sources (EuAPS) à hauteur de 22 millions d'euros par le biais des fonds de relance européens de nouvelle génération (PNRR). Le projet a été promu par l'INFN en tant qu'institution chef de file, le Conseil national italien de la recherche (CNR) et l'université Tor Vergata de Rome. EuAPS atteindra certains des objectifs scientifiques définis dans le rapport de conception EuPRAXIA en construisant et en mettant en service une installation distribuée destinée aux utilisateurs, qui mettra à leur disposition des sources de photons avancées, à savoir une source de bétatron à plasma produisant des rayons X mous partiellement cohérents, un laser de puissance moyenne à haut taux de répétition et un laser de haute puissance.
Un nouvel accélérateur de plasma piloté par des particules
Ce nouveau financement vient s'ajouter aux quelque 120 millions d'euros fournis par le gouvernement italien, la région du Latium et l'INFN pour la construction du pilier piloté par faisceau d'EuPRAXIA à Frascati, près de Rome. Les activités de recherche et de développement pour l'installation à commande par faisceau sont actuellement menées au laboratoire SPARC_LAB de l'INFN à Frascati. Le site européen de la deuxième étape d'EuPRAXIA, pilotée par laser, sera décidé en juin 2024 dans le cadre du projet de la phase préparatoire.
Massimo Ferrario, chef de projet au laboratoire SPARC_LAB et chercheur principal à l'INFN, déclare: «La gamme d'énergie des électrons prévue, d'un à cinq GeV, permettra diverses applications dans des domaines variés, par exemple comme laser compact à électrons libres, sources compactes pour l'imagerie médicale et la génération de positrons, faisceaux d'essai de table pour les détecteurs de particules, et sources de rayons X et de rayons gamma à forte pénétration pour les essais de matériaux. En outre, EuPRAXIA est conçu pour être le tremplin nécessaire à d'éventuelles installations futures basées sur les plasmas, comme les collisionneurs linéaires à la frontière énergétique de la physique des hautes énergies.»
Le coordinateur du consortium EuPRAXIA, Ralph Assmann, associé de recherche principal à l'INFN et Leading Scientist for Accelerator R&D at DESY, déclare: «Ce succès supplémentaire pour notre domaine des accélérateurs a été obtenu grâce à l'excellence, l'ingéniosité et le travail acharné de plusieurs centaines de physiciens, d'ingénieurs, d'étudiants et de personnel de soutien, qui ont travaillé sur EuPRAXIA depuis 2015, en connectant 50 instituts et industries de 15 pays d'Europe, d'Asie et des États-Unis.»
Un outil pour les expériences "à haut risque
Davide Bleiner, scientifique à l'Empa, est très heureux que le savoir-faire disponible en Suisse et à l'Empa reste intégré dans ce réseau international de haut niveau. Grâce au financement du Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) et de l'ASRE, Davide Bleiner est le deuxième contributeur en termes de Work packages. Son équipe a mis au point un système expérimental de table appelé Empulse, qui servira de plateforme majeure pour mener des expériences «à haut risque», ce qui n'est pas toujours possible dans les grands accélérateurs haut de gamme en raison du temps très limité des lignes de faisceaux. Quelqu'un doit «rester fou» en science, dit-il.
Un immense réseau
Membres de la phase préparatoire EuPRAXIA: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN); Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR); Elettra – Sincrotrone Trieste; Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenible; Università degli Studi di Roma “La Sapienza”; Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”; Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives; Centre National de la Recherche Scientifique; Thales Las France SAS; Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY); Ferdinand-Braun-Institut; Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik; Forschungszentrum Jülich; Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf; Ludwig-Maximilians-Universität München; Wigner Research Centre for Physics; University of Szeged; University of Pécs; Instituto Superior Técnico; Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences; CERN; Institute of Accelerating Systems and Applications; Centro de Láseres Pulsados Ultracortos Ultraintensos; Hebrew University of Jerusalem; Fraunhofer Institute for Laser Technology; and Sincrotrón ALBA-CELLS.
Partenaires associés de la phase préparatoire EuPRAXIA: The Queen’s University of Belfast; Science and Technology Facilities Council; University of Liverpool; University of Strathclyde; University of Oxford; University of California Los Angeles; Imperial College London; Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL); and Empa (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology).
Le reseau doctoral EuPRAXIA comprend: CIVIDEC, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ELI Beamlines, Instituto Superior Técnico, Instrumentation Technologies, Lunds Universitet, and University of Pécs as Beneficiaries, and Carbon Digital, Ceske Vysoke Uceni Technicke V Praze, D-BEAM, ELI-NP, Fistral Training and Consultancy Ltd., FOTON, Holdsworth Associates, Consorzio di Ricerca HYPATIA, Hebrew University of Jerusalem, RACAH Institute of Physics, STFC Rutherford Lab, Vienna University of Technology, University of Liverpool, Università di Pisa, Università di Roma “La Sapienza”, and Wigner Research Centre for Physics comme partenaires associés.
Le consortium ESFRI inclus: Synchrotron SOLEIL; Amplitude Technologies; Karlsruher Institut für Technologie (KIT); Helmholtz-Institut Jena; Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion (IFPiLM); Łódz University of Technology; Military University of Technology; Narodowe Centrum Badan Jadrowych (NCBJ); Warsaw University of Technology; University of Warsaw; Lund University; University of Manchester; University of York; Shanghai Jiao Tong University; Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences; Osaka University; Kansai Photon Science Institute (KPSI); RIKEN SPring-8 Center; Lawrence Berkeley National Laboratory.
