synchrotron, rayonnement

synchrotron, rayonnement, rayonnement électromagnétique de longueurs d’onde allant des infrarouges aux rayons X, émis par des électrons de haute énergie, mobiles dans un champ magnétique.

Le rayonnement synchrotron peut être produit dans des accélérateurs de particules appelés synchrotrons, qui permettent d’accélérer les électrons à une vitesse proche de celle de la lumière (électrons dits ultrarelativistes). Par ailleurs, ce type de rayonnement apparaît également lorsque des électrons ultrarelativistes se déplacent en spirales autour de lignes de champ magnétique dans l’espace interstellaire ; le rayonnement synchrotron est ainsi à l’origine des émissions radio intenses de certaines sources célestes, comme les pulsars — notamment celui de la nébuleuse du Crabe (voir radioastronomie).

Le rayonnement synchrotron possède des propriétés qui le rendent particulièrement intéressant pour les études cristallographiques aux rayons X (voir cristallographie). En effet, il est très concentré autour de la trajectoire des électrons ; il ne se disperse pas comme c’est le cas pour les rayons X. Le rayonnement synchrotron présente également une très grande intensité, une grande largeur spectrale sans discontinuités (contrairement à d’autres sources caractérisées par des pics ou des lignes d’émission), et une polarisation élevée (voir optique).

Toutes ces propriétés font du rayonnement synchrotron un remarquable outil pour sonder la matière à l’échelle atomique. C’est un outil d’investigation de choix pour les scientifiques de divers domaines de recherche (biologie, physique, chimie, médecine, métallurgie, etc.). Les installations de rayonnement synchrotron font désormais partie des grands équipements indispensables aux communautés scientifiques. La France compte trois synchrotrons : le LURE (Laboratoire pour l’utilisation du rayonnement électromagnétique) d’Orsay, l’ESRF (Installation européenne de rayonnement synchrotron) de Grenoble, et SOLEIL (Source optimisée de lumière d’énergie intermédiaire du LURE) de Saclay.