P 1 Les TGIR pilotés par l Institut de

P. 1 Les TGIR pilotés par l’Institut de Physique du CNRS Charles Simon / Bertrand Girard 13 Avril 2011 Partie 2

Les sources synchrotrons • ESRF (Grenoble) 6 Ge. V, 200 m. A, C= 844 m, rayons X durs P. 2 – – – Début construction : 1988 Mise en service : 1994 -99 40 lignes de lumière Upgrade 1 : 2008 -15 – Upgrade 2 : 2016 -22 Budget annuel 85 + 13 (upgrade) M€ Eco. X • SOLEIL (Saclay) 2, 75 Ge. V, 400 m. A, C= 354 m, rayons X mous et UV – – – Début construction : 2001 Mise en service : 2008 -12 Phases 1 et 2 achevées en 2012 26 lignes de lumière (+2) Budget annuel 60 M€ Phase 3 en discussion Rock

Les synchrotrons dans le monde Pays Synchrotrons Lignes de lumière P. 3 Etats-Unis 8 171 Japon 6 151 Allemagne 4+1 97 France 1+1 38 Italie 2+1 35 Royaume-Uni 1+1 31 Suisse 1+1 19

ESRF: 19 Members and Associates Countries Contributions to ESRF Budget Members P. 4 • France 27. 5% • Germany 25. 5% • Italy 15% • UK 14% • Be. Ne. Sync 6% (Belgium, The Netherlands) • Nord. Sync 4% Scientific Associates • Portugal 1% (Denmark, Finland • Israel 1% Norway, Sweden) • Austria 1% • Spain 4% • Poland 1% • Switzerland 4% • Central-Sync 1. 05% 100% (Czech Republic, Slovakia, Hungary)

Accelerator and Source Machine Statistics for 2008 -2010 P. 5 2008 2009 2010 98. 30 99. 04 98. 78 Mean time between 64. 50 failures (hrs) 75. 80 67. 50 Mean duration of a 1. 10 failure (hrs) 0. 73 0. 82 Availability (%) Accelerator and Source Division P. Elleaume (1955 - mars 2011) Director of ASD 2000 -11

P. 6 Ada Yonath and Venki Ramakrishnan ESRF Users

First “synchrotron” Nobel Prize may lead to new and more efficient antibiotics P. 7 Large ribosomal subunit from Deinococcus radiodurans (courtesy A. Yonath, Weizmann Institute)

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The Grand Challenges • For SR Facilities to continue to be useful: ESRF (2010) - Applied and Fundamental Science P. -Faithful 9 and committed service to Users -Cost effective ( Electricity? …) ESRF (2007) ESRF (2000) ESRF (1994) • Increase the Users Community: Industry and Private Investment Rapid Access Availability and Reliability Automation and Remote Control: Bring SR in your Lab! Data: transfer, analyses, archiving, …. . Partnerships and Platforms More than photons Second generation Synchrotron radiation First generation X-ray tubes • New SR Sources - Storage Ring based: 0. 1 nm Horizontal Emittance 1023 photons/s/mm 2 mrad 2/0. 1%BW 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Les lignes consortium CRG P. 10

Le synchrotron Soleil • Société civile de droit français • CNRS 72 % - CEA 28 % • Construction (2002 – 12) : 287 M€ P. 11 – Région Ile de France – Essonne – CNRS + CEA – Région Centre – MESR 148 M€ 34 M€ 98 M€ 3. 4 M€ 3 M€ • Exploitation (2002 – 12) : 330 M€

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Les lignes de lumière de SOLEIL P. 14

Analysis of the user affiliation • National users (75% of total access) Institution 2009 University 40 38 CNRS 35 38 CEA 6 10 Others P. 16 2008 18 14 • International users (25% of the total access 2008 -2010) Country % international access UK 28 Italy 13 Germany 10 Spain 8 Belgium 4. 4 USA 3. 8 Poland 3. 7 Netherlands 3. 4 South Africa 3. 2 Sweden 3. 1 Japan 3 19 other countries <2. 4

L'asymétrie « naturelle » des molécules biologiques viendrait de l'espace (2) Coll : L. d’Hendecourt (IAS, Orsay). U. Meierhenrich (Univ. Nice), L. Nahon (SOLEIL) NH 3: CH 3 OH: H 20 1: 1: 2 irradié pendant ~ 48 h @ 6. 64 e. V P. 19 Dépôt gazeux Irradiation VUV CP - SR Cryostat (80 °K) + irradiation pendant le réchauffement résidu hydrolyse (GC-MS)

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Les pnictures de fer supraconducteurs CASSIOPEE + coll Colson et al CEA, Brouet et al LPS Ba. Fe 2 As 2 La. O 1 -x. Fe. As P. 22 Fe. As T Tc jusqu’à 56 K (mars 2008) Dopage K au lieu de Ba => dopage trou Co au lieu de Fe => dopage électron Cuprates AF SC Nombre de trous => Origine de la supraconductivité ? Relation avec le magnétisme ? => Relations d’autres supraconducteurs haute température, comme les cuprates ?

PX 1 Macromolecular crystallography Glycoprotein organization of Chikungunya virus P. 24 E 3 -E 2 -E 1 Icosaedric arrangement coating the virus Small-angle X-ray scattering SWING Nanodiscs of phospholipids encapsulated by scaffold proteins Monodispersed objects Bilayer-based structures A tool for membrane proteins studies ~120 A J. E. Voss et al (2010) Nature, 2 December. Cover page N. Skar-Gislinge et al, (2010) JACS, 132, 13713– 13722

Long beamlines for high resolution 3 D imaging and coherence Nanoscopium beamline (open for users 2013) A. Somogyi- C. Kewish- G. Baranton 3 D imaging on two dedicated experimental end-stations combining: P. 26 1 - Scanning coherent scattering / ptychography (image resolution down to <30 nm) 2 - nano-probe: 3 D XRF, XANES, differential phase contrast, (min. resolution: 30 nm) Nano-tomography beamline. T. Weitkamp with two dedicated experimental end-stations for: 1 - high spatial resolution ( < 100 nm) 2 - high density resolution (Parallel-beam tomography) The 200 m long extention building that accomodates the two beamlines

Les Lasers intenses HDE Haute Densité d'Energie P. 27 UHI Ultra Haute Intensité 100 J 100 TW ns, ps fs LUIRE k. J LULI 2000 PW Apollon 1 MJ NIF, LMJ LIL Mega. Joule 100 PW ELI-4

Thématiques lasers intenses ns Matière à haute densité d'énergie P. 34 Fusion par confinement inertiel ps Particules énergétiques (e-, p) Rayonnement : THz --- X fs Accélération d'électrons (Ge. V) Accélération d'ions (Me. V) HDE Interaction Laser - Plasma UHI Lumière Extrême Sources secondaires X-UV, ultra-brèves Physique nucléaire vers la physique des hautes énergies, la physique nucléaire et la physique des particules

Les trois domaines scientifiques liés aux hautes intensités Intensité focalisée [W/cm 2] P. 44 QED nonlinéaire: E·e· c=2 moc 2 Science à ultra-haute intensité : accès au régime ultra-relativiste physique des particules, théorie des champs … optique ultra-relativiste Science attoseconde : "imagerie" à l'échelle attoseconde de la dynamique des électrons dans un atome, une molécule, un plasma ou un solide optique relativiste Sources de faisceaux haute énergie : électrons liés CPA blocage de modes mode déclenché faisceaux ultra brefs de particules énergétiques (>10 Ge. V) et de rayonnement –> Et leurs applications

Les installations UHI en exploitation en France LOA P. 45 (ENSTA) – Salle Jaune : 1 J / 30 fs LASERIX UHI 100 (IRAMIS) (UPS – ENSTA) – : 2 J / 20 fs ECLIPSE - CELIA : 200 m. J / 40 fs 40 J / 100 fs

Les installations UHI en construction en France LUIRE P. 46 (ILE – ENSTA) 15 J / 30 fs 1 tir/min 0, 5 PW 1 salle radio-protégée APOLLON (ILE – Orme des Merisiers) 150 J / 15 fs 1 tir/min 1023 W/cm 2 3 salles radio-protégées 10 PW

Les installations ELI P. 47 Pour l’instant : 3 projets de multi-10 PW République Tchèque Roumanie Hongrie 1 pilier ≥ 100 PW à prévoir ?

Les budgets laser • LUIRE P. 48 – 9, 5 M€ investis – 500 k€/an de fonctionnement (à trouver) • Apollon : – – 20 M€ dans le CPER 10 M€ dans CILEX 1, 5 M€/an de fonctionnement (à trouver) 15 postes IT (à trouver) • LULI : – – 1. 8 M€ (CNRS/TGIR) 1 M€ Autres 1. 6 M€ (EP + CEA) 2. 6 M€ salaires CNRS