Présentation du GANIL


Le Grand Accélérateur National d’Ions Lourds (GANIL) est un centre de recherche localisé à Caen. Il est un Groupement d’intérêt économique (GIE) réunissant l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3) du CNRS et la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF) du CEA. Créé en 1975 et mis en service en 1983, son budget total est de 30 M€ auquel des organismes externes contribuent également : les autorités locales (ville de Caen, département du Calvados, région Normandie) et l’Union Européenne.
Le GANIL, avec ses 250 permanents, est le seul laboratoire de France en matière de recherche avec des faisceaux d’ions, et un des cinq plus grands du monde. Il se spécialise dans la physique atomique, nucléaire et de matière condensée. C’est ainsi que le laboratoire caennais a découvert plus de 100 noyaux ces 30 dernières années. On notera par exemple la production de noyaux z=120 (unbinilium) et z=124 (unbiquadium), ou encore la production du noyau d’hydrogène-7 ultra riche en neutrons.

Pour ce faire, le GANIL a développé différentes installations : cyclotrons, SPIRAL1 (Système de Production d’Ions Radioactifs Accélérés en Ligne, mis en service en 2001) et tout récemment SPIRAL2, inaugurée par le président français en novembre 2016 et construit afin de faire face aux limites d’intensité et de gammes d’ions de son prédécesseur.
SPIRAL2, en plus d’accélérer plus efficacement des ions lourds que les cyclotrons du GANIL, est en mesure d’accélérer des particules plus légères (protons, deutons, héliums). Ces avancés ont permis de compléter les recherches menées jusqu’ici et ouvrent de nouvelles perspectives de découverte de nouveaux noyaux atomiques.
 Le fonctionnement de ces installations est le suivant : les faisceaux d’ions sont accélérés au moyen de 3 cyclotrons en cascade. On peut ensuite y observer la matière à différentes échelles. Les propriétés de la matière à ces différentes échelles sont déduites de l’observation de la modification des propriétés des matériaux sous irradiation, du rayonnement émis par les noyaux exotiques, ou encore de l’étude de l’interaction entre des noyaux accélérés à de grandes énergies avec les noyaux d’atomes contenus dans des cibles de matière. Dans ces collisions nucléaires, un grand nombre de noyaux peuvent être produits. Ils sont triés au moyen de séparateurs d’ions de manière à délivrer aux chercheurs des faisceaux de noyaux exotiques aussi purs que possibles. Ces faisceaux sont finalement envoyés dans différentes salles d’expériences dans lesquelles des outils de détection sophistiqués sont mis en œuvre pour caractériser les propriétés des noyaux exotiques sélectionnés.

En plus de la recherche fondamentale, les faisceaux du GANIL sont utilisés pour bien d’autres applications (recherche appliquée). Aujourd’hui, le GANIL est le seul laboratoire en France à être en mesure de fournir des faisceaux de carbone à la communauté de radiobiologie pour étudier l’effet de ces particules sur les tumeurs cancéreuses dans le cadre de l’hadronthérapie. Cette dernière est une méthode de radiothérapie pour le traitement du cancer utilisant des faisceaux de particules contre les cancers résistants aux traitements classiques (chimiothérapie). Le but est d’améliorer l’irradiation des cellules tumorales tout en épargnant les tissus sains et les organes.
Outre l’aspect médical, ces faisceaux sont utilisés dans d’autres applications industrielles. Par exemple, dans la fabrication de membranes microporeuses, ou encore l’irradiation de composants électroniques embarqués dans des satellites.
Le GANIL a également permis d’en apprendre davantage sur les propriétés thermiques et mécaniques de différents matériaux. Tout cela a été valorisé sous différentes formes : licences d’exploitation de brevets, transferts de savoir-faire et contrats de collaboration de recherches.
Le centre de recherche contribue fortement à la formation. On y compte 100 stagiaires, doctorants et post-doctorants tous les ans. Le GANIL est également un laboratoire d’accueil avec 700 chercheurs en différents domaines de la physique nucléaire ou appliquée accueillis chaque année.

Pour conclure, le GANIL est un centre de recherche de renommée mondiale dans son domaine. Ses installations permettent de découvrir des ions exotiques inédits et ouvrent la voie à des applications dans de nombreux domaines. Le GANIL a également permis de nombreuses avancées et découvertes dans les recherches fondamentale et appliquée.
C’est ainsi que cette Grande Installation de Recherche Européenne (titre reçu en 1995) propulse la France au premier plan en matière d’utilisation des faisceaux d’ions pour la recherche de la physique de l’atome et de son noyau.