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A 66. Compte-rendu. Compte-rendu du comité décembre PDF

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D NI AP A 66 Avril 2005 D S M Journal du Département d Astrophysique, de physique des Particules, de physique Nucléaire et de l Instrumentation Associée Compte-rendu du comité Compte-rendu du d évaluation
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D NI AP A 66 Avril 2005 D S M Journal du Département d Astrophysique, de physique des Particules, de physique Nucléaire et de l Instrumentation Associée Compte-rendu du comité Compte-rendu du d évaluation scientifique du Dapnia d évaluation scienti décembre 2004 Ce numéro hors série de ScintillationS propose le compte-rendu du comité d évaluation millésime 2004, dont l intégralité 1 en français ou en anglais est disponible sur simple demande. Les personnes ayant accès à notre Intranet trouveront ce compte-rendu dans les deux langues à l adresse ScintillationS offre sans supplément de prix un glossaire des sigles et acronymes qui fleurissent dans ce rapport que notre journal se permet d estimer fort encourageant. Rappelons que le Dapnia se soumet tous les deux ou trois ans2 à l évaluation d un aréopage international de physiciens de réputation mondiale et totalement indépendants de notre organisme, ce qui est le cas de bien peu de laboratoires en France. Photo Jean-Jacques Bigot Membres du Comité 2004 Au premier rang, de gauche à droite de la photo : Au deuxième rang, de gauche à droite de la photo : Prof. Ken Peach (Président), R.A.L., Chilton near Didcot, Oxon, UK François Gounand, directeur de la DSM, jusqu à fin 2004 Prof. Sir Chris Llewellyn Smith, Culham Science Centre, Abingdon, Oxfordshire, UK Jean Zinn-Justin, chef du Dapnia Prof. Roberto Petronzio, INFN, Rome, Italie Prof. Douglas Gough, Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK Prof. Walter Henning, G.S.I., Darmstadt, Allemagne Prof. Hans Specht, Physikalisches Institut, Universität Heidelberg Prof. Lawrence Cardman, Jefferson Laboratory, Virginie, USA Prof. Alfred Mueller, Department of Physics, Columbia University, New York, USA Prof. Guy Wormser, Laboratoire de l accélérateur linéaire (LAL), Orsay, France Prof. Ugo Amaldi, Université de Milan Bicocca et fondation Tera, Milan, Italie Prof. John Peoples Fermilab, Batavia, Illinois, USA Prof. Simon White, Max Planck Institut für Astrophysik, Garching, Allemagne Prof. Neil Gehrels, Nasa/Goddard Space Flight Centre, Greenbelt, USA. Le professeur Gehrels n a pas été en mesure de participer à la visite mais il a envoyé ses observations en s appuyant sur les communications écrites. (1) Le texte proposé dans nos colonnes a été amputé de ses annexes et légèrement remanié pour éviter certaines répétitions. En outre, bien qu ayant eu une vision très large des activités du Dapnia, le comité n a pas pu analyser la totalité des compétences et des engagements de chaque équipe (et notamment des équipes techniques) ; il livre en conséquences, des recommandations pertinentes mais non exhaustives. (2) La précédente évaluation a eu lieu du 24 au 26/9/01. Son rapport est dans le ScintillationS «Hors série» de décembre 2001. 2 La Direction des sciences de la matière (DSM) lance à intervalles réguliers des évaluations scientifiques de ses laboratoires de recherche, avec les objectifs suivants : évaluer la qualité des résultats scientifiques, à l aune des plus hautes normes internationales ; faire des observations sur les plans à moyen terme ; faire des observations sur l attribution des ressources existantes en termes de priorités. Caverne d Atlas le 28 octobre Le Comité a mené son évaluation du 17 au 19 novembre Il a entendu des exposés de tous les services scientifiques et rencontré la plupart des services de support technique, qui réalisent un important travail de recherche et de développement. Le Comité a eu souvent l occasion de commenter les présentations, rencontrer les membres du Dapnia et débattre avec les chercheurs et l encadrement du Dapnia et de la DSM. Nous avons appris avec émotion le décès de notre grand ami René Turlay, à qui l on doit une importante et abondante contribution personnelle à la physique, et dont nous nous rappellerons toujours la gentillesse et la bonté. Le Dapnia (Département d astrophysique, de physique des particules, de physique nucléaire et de l instrumentation associée) Observations d ordre général Le compte-rendu d activités du Dapnia s intitule : «Laboratoire de recherche sur les lois fondamentales de l univers» ; ce titre fait là une revendication audacieuse, qui reflète pourtant avec précision la recherche scientifique menée par le Département, et son ambition. Ce que ne dit pas cette brève «déclaration de mission», c est la profondeur et la qualité de la technologie dont dispose le Dapnia et qui lui permet de soutenir son programme de recherche. Cette combinaison d excellence scientifique et d excellence technique en physique des particules, en physique nucléaire et en astrophysique, domaines distincts mais qui se chevauchent, caractérise tout spécialement le Dapnia. Programme scientifique Sans aucun doute, le programme scientifique et technique de chacun des services du Dapnia pris séparément (SAp, SPhN, SPP, SACM, Sédi, SDA et SIS) est solide et internationalement compétitif sur un grand éventail de projets. L étendue des connaissances et du savoirfaire du Dapnia constitue une ressource inestimable pour la science française, pour la science européenne et pour la science mondiale. Les principaux facteurs de réussite du Dapnia sont, entre autres : (i) le grand éventail des activités de recherche, dans une symbiose aux avantages considérables ; (ii) l intégration entre l effort de recherche et le solide soutien technique ; elle permet de faire d impressionnantes contributions instrumentales à une vaste gamme de programmes de recherche. La recherche ainsi «chapeautée» par le Dapnia apporte un ferment essentiel à la vitalité du CEA et à sa capacité d exécuter son vaste programme de recherche, de développement et d innovation dans les domaines de l énergie, de l information, de la technologie de la santé, et de la défense. Les services techniques (SACM, Sédi, et SIS) ont des programmes de recherche et développement solides et essentiels, développant des technologies (Micromegas, aimants supraconducteurs, etc.), dont la contribution rayonne via les travaux expérimentaux des services scientifiques (SAp, SPhN et SPP). Cette contribution est de plus en plus mise à la disposition des autres domaines scientifiques, et utilisée par eux. Le Service de déclassement des accélérateurs (SDA) a été bâti autour d un projet spécial visant au déclassement de deux installations nucléaires autorisées (Saturne et l ALS). Le SDA a accompli cette mission de façon exemplaire ; à travers la méthode scientifique employée pour attaquer le problème, il a développé des procédures très utiles pour la conception [et le démantèlement] des futures installations nucléaires. Organisation et structure Megacam. Lors du précédent examen, les services techniques étaient en cours de réorganisation, ce qui préoccupait certains membres du personnel. Nous considérons que cette réorganisation a, d une manière générale, été bénéfique et que le regroupement des accélérateurs, de la cryogénie et du magnétisme au sein du SACM, et des détecteurs, de l élec- 3 tronique et de l informatique au sein du Sédi, a amélioré leur fonctionnement. Nous nous réjouissons des efforts de la direction pour concentrer le personnel sur le site central et nous encourageons une intégration plus poussée des laboratoires dès que les ressources le permettront. Il a été question de l opportunité d une collaboration plus étroite avec l IN2P3. Nous y voyons des avantages qui enrichiront la collaboration, déjà importante, entre le Dapnia et l IN2P3, en physique nucléaire, en physique des particules et dans le domaine de la technologie des accélérateurs. Toutefois, nous aurions grand regret que cela affaiblisse les excellents liens unissant, au Dapnia, la physique de l infiniment petit et les services techniques, à l astrophysique. Nous pensons que le dispositif actuel, dans lequel le Dapnia est intégré à la DSM et au CEA, doit être maintenu ; nous y voyons des avantages réciproques. Personnel (y compris les étudiants et les chercheurs en contrat post-doctoral) Les efforts faits depuis la dernière évaluation pour augmenter le nombre d étudiants et de chercheurs en contrat post-doctoral, et pour recruter d excellents jeunes scientifiques à des postes de responsabilité, ont fait une forte impression sur le Comité. Nous avons été séduits par les présentations des jeunes chercheurs, qui ont décrit avec enthousiasme un très vaste domaine de la science. Vu sa capacité à recruter et à retenir ces personnes, le Dapnia semble très coté auprès des jeunes physiciens qui «votent avec leur carrière» ; ce sont là de futurs leaders, non seulement au Dapnia, mais aussi dans le domaine de recherche qu ils auront choisi. Un autre critère qui permet de mesurer la réputation nationale et internationale du Dapnia est le nombre de ses chercheurs expérimentés recrutés à des postes de responsabilité par d autres institutions ; cela peut créer des problèmes pour certains projets, mais ouvre aussi de nouvelles perspectives. Le Comité s est alarmé de certaines propositions annoncées fin 2003, qui auraient réduit de façon dramatique le personnel du Dapnia; il se félicite de constater que ces mesures n ont pas été entièrement mises en œuvre. Cependant, au cours des prochaines années, tous les domaines verront un certain nombre de départs à la retraite d individus clés ; compte tenu de l étendue du programme du Dapnia, il est impératif qu ils soient remplacés. On constate déjà un manque de personnel dans certains secteurs essentiels, dans lesquels un accroissement modeste du nombre des chercheurs se traduirait par de très importantes retombées scientifiques. Le Comité a noté avec plaisir l augmentation du nombre des étudiants. Ils sont très motivés et ont acquis au Dapnia un grand éventail de compétences. Le Comité serait navré que les nouveaux modes de sélection aboutissent à réduire le nombre et la qualité des doctorants du Dapnia. Physique des particules (SPP) Remarques générales Le service de Physique des particules jouit d une grande réputation internationale. Son programme suit deux thèmes essentiels : les éléments constitutifs de la matière (LEP, H1, D0, LHC, ILC et neutrinos) et le contenu énergétique de l univers (Archeops, Olimpo, Planck, SNLS, Eros, Edelweiss, NA48, BaBar). Il s agit là d un programme vigoureux et équilibré, à l impressionnante mise en œuvre technique, et qui a moissonné une abondance de résultats de premier plan. Examen et observations Les éléments constitutifs de la matière Atlas. Les analyses des deux expériences LEP (Aleph et Delphi) sont presque terminées ; le Comité apprécie la profondeur et le caractère complet de ces travaux. Le groupe H1 est très peu nombreux, mais bien en évidence, grâce en particulier à la nomination d Emmanuelle Perez comme coordinateur de physique. Les travaux sur les distributions de partons généralisées (GPD) devraient être l occasion de contacts plus étroits avec le SPhN. Le Comité ne s attend pas à un accroissement de l effectif du groupe ; il prévoit que cet effort de recherche s achèvera en 2006 ou en Le groupe D0 est très bien intégré dans cette collaboration ; nous notons avec plaisir que les plans existent déjà pour la transition du Tevatron au LHC. Lorsque le LHC sera en service, l engagement dans D0 connaîtra une forte réduction ; l expérience acquise dans l analyse des données du Run II sera alors inestimable pour extraire les premiers résultats physiques des programmes Atlas et CMS. La contribution technique aux projets Atlas et CMS a connu une réussite spectaculaire, en exploitant les points forts scientifiques et techniques du Dapnia. Le Comité note le renforcement des deux groupes ; il constate avec plaisir un accroissement progressif de l implication dans la préparation des analyses. Un groupe peu nombreux mais actif travaille sur les détecteurs destinés à l ILC, avec une bonne participation à l effort mondial pour définir les besoins de la physique et des détecteurs. Le choix des activités de recherche et développement de ce groupe est judicieux de par l intérêt général des techniques proposées. Cette activité doit continuer à être bien soutenue ; elle doit s apprêter à réagir rapidement à tout besoin de renforcer le groupe en cas de développements politiques favorables. Le programme de recherches sur les neutrinos est d un très grand intérêt ; nous appuyons fermement la double approche mise en place pour aborder ce programme : travailler sur les expériences japonaises à base d accélérateurs (K2K et T2K) tout en explorant en Europe les très intéressantes mesures, à court terme, avec un réacteur (Double 4 Chooz) et les perspectives à long terme (Cern-Fréjus). En ce qui concerne Antares, en dépit des retards accumulés, il urge de passer au déploiement de l expérience, tout en maintenant un contrôle de qualité presque au même niveau que dans le spatial. Nous pensons qu il est important d entamer en laboratoire les tests de vieillissement de quelques modules, afin d acquérir de l expérience sur les modes de défaillances et sur les techniques d amélioration possibles, de façon à se préparer au futur projet km 3 européen. Les «yeux» d Antares. Le contenu énergétique de l univers Le Comité apprécie que le Dapnia puisse étudier en détail toutes les composantes du contenu énergétique de l univers qui ont été identifiées ou supposées importantes. Le programme sur le CMB est solide ; avec Olimpo et Planck, il suit une intelligente approche par phases. Côté SNLS, le succès rencontré par la caméra MegaCam, la plus grande caméra CCD du monde, et le bon démarrage de l expérience ont fait forte impression sur le Comité. C est là une excellente occasion de collaborer avec le SAp, en comprenant mieux la physique des supernovæ. Eros a été une excellente expérience de première génération, qui a fourni une conclusion scientifique claire en ce qui concerne la nature de la matière noire. Edelweiss a produit de bons résultats, face à une redoutable concurrence internationale. Si son déploiement intervient rapidement, Edelweiss II a de grandes chances de reconquérir la position de pointe mondiale qui était celle d Edelweiss, et d accéder au domaine de sensibilité permettant de tester les prédictions de Susy (théorie de la supersymétrie). Voici plus de quarante ans que les équipes de l actuel Dapnia sont fortement engagées dans l importante étude de la violation de CP. Au cours des mois récents, aussi bien NA48-1 que BaBaR ont obtenu des résultats impressionnants : le Dapnia a fortement contribué aux équipements nécessaires à ces deux expériences, en étant impliqué dans les deux analyses. Le spectromètre Kabes (basé sur Micromegas), pour NA48-2, et le Dirc destiné à Babar, sont des contributions décisives du Dapnia. Nous sommes préoccupés par la rapide diminution programmée de la taille des groupes BaBaR et NA48-2, face à l évolution naturelle de ces collaborations, et par le fait qu il n y a actuellement au Dapnia, aucun projet pour reprendre le flambeau de cet important domaine qu est la violation de CP. i) Au cours des trois prochaines années, un certain nombre de chercheurs confirmés partiront à la retraite et il faudra recruter de nouveaux chercheurs si l on ne veut pas que le programme, déjà en limite de ressources, souffre davantage. ii) Les initiatives en vue d apporter du «sang neuf» via des plans améliorés de recrutement d étudiants et de chercheurs post-doc doivent être poursuivies (le Comité espère de tout cœur que la réduction dramatique du nombre de doctorants accueillis cette année n est que passagère). iii) L activité dans le domaine de la violation de CP doit garder une taille suffisante pour exploiter pleinement le gros volume de données accumulé à la fin des expériences et pour optimiser les retombées scientifiques de tous les investissements antérieurs. iv) En dépit de la pression qui s exerce sur le programme existant, il faut conserver suffisamment de souplesse pour réagir à de futures initiatives (ILC, programme neutrinos, km 3, SuperB ). Remarques générales Physique nucléaire (SPhN) Mur de plastique MUST Cible de polyéthylène Expérience auprès de Spiral2 sur l hélium-8. Faisceau d Hélium-8 de SPIRAL 15,6 MeV/nucleon CATS (Chambres à Trajectoires de Saclay) Le SPhN conduit sa recherche fondamentale sur deux fronts : d une part la structure des nucléons et des noyaux, d autre part les lois fondamentales de l univers qui gouvernent la création et les interactions des nucléons et des noyaux. Cette recherche est menée dans quatre secteurs principaux : Les expériences actuellement en cours au Rhic et une nouvelle génération d expériences planifiées pour Alice au Cern, ont pour but d identifier et d étudier le plasma quark gluon au moyen de mesures de production de J/Ψ et de Υ une nouvelle forme de matière dans laquelle les quarks ne sont pas confinés. Des expériences sur la structure des hadrons, avec une attention particulière portée au contenu du nucléon en quarks étranges, à la contribution des gluons au spin du nucléon, et à l utilisation d un nouvel outil expérimental la diffusion Compton profondément virtuelle pour explorer d une part les corrélations spatiales et en impulsion entre les quarks du nucléon, et d autre part la contribution du moment angulaire des quarks au spin du nucléon. Des expériences sur les noyaux situés loin de la région de stabilité, afin d acquérir une plus grande compréhension de la structure nucléaire, et pour en tirer des enseignements sur l évolution de la matière hadronique dans l univers. Des expériences se rapportant directement à l énergie et à la sécurité nucléaires, comme le traitement des déchets radioactifs et la détection des substances radioactives. 5 Examen et observations Structure nucléaire Au Ganil, un groupe a conduit une série d expériences fructueuses sur Spiral, en exploitant au mieux les excellents instruments construits au Dapnia, en particulier Exogam et Vamos. Un très bon programme d amélioration de l acceptance de l instrument Must (Must-2) est en cours d élaboration. Cette expérience fournit une information unique sur la structure des noyaux exotiques et en fournira toujours plus. Sont également menées des expériences de spectroscopie nucléaire sur certains isotopes de l hélium et du krypton. Font aussi l objet d études, des noyaux à halos de neutrons et des noyaux à grand déficit en neutrons (par exemple les isotopes 187 et 189 du bismuth), la spectroscopie des noyaux transfermiens (Z 100), ainsi que des noyaux super lourds dont on veut mesurer les propriétés. Ce programme bénéficiera énormément d une plus grande gamme de faisceaux d ions à Spiral, allant au-delà des gaz nobles. L étude d Agata le premier spectromètre gamma au germanium couvrant 4π stéradians est très ambitieuse ; le Dapnia y contribue fortement. Destiné aux futures installations comme Spiral-2 et Fair au GSI, ce développement s étendra sur plusieurs années. Nous avons là un groupe solide de chercheurs en physique nucléaire, couvrant un domaine d activités varié. Par l utilisation de faisceaux de noyaux à faible durée de vie, on ouvre, via la spectroscopie des réactions en cinématique inverse, l immense champ des noyaux existant au-delà des noyaux stables. Cette technique est du plus grand intérêt pour la physique de la structure nucléaire et pour les processus de nucléosynthèse explosive. Dans un tel programme, les conditions expérimentales soulèvent de nombreux défis techniques et changent en fonction du noyau étudié ; cela exige des configurations expérimentales variables, donc un soutien technique constant. Structure hadronique Calorimètre et aimant supraconducteur à l intérieur du détecteur Clas (Jlab). Agata. Le groupe de Saclay joue un rôle considérable dans l expérience Compass, au Cern, un des programmes les plus importants actuellement en cours en physique hadronique. Compass est voué à des études de diffusion profondément inélastique destinées à comprendre l origine du spin du proton, et en particulier la contribution des gluons à celui-ci. Deux autres efforts du même nivea
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