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INDRA. Naissance d’un « multi-détecteur » en physique nucléaire

INDRA, emergence of a multi-detector in nuclear physics
Joël Pouthas
p. 156-163

Résumés

Au début de 1993, un nouveau dispositif expérimental de physique nucléaire, INDRA, entrait en fonctionnement sur le site de l’accélérateur Ganil à Caen. À partir de documents d’époque, l’article retrace la genèse de cette aventure partagée par 150 physiciens, ingénieurs, techniciens et administratifs de cinq laboratoires du CNRS et du CEA. Le document analyse les différentes étapes : avant-projets de 1987 et 1988, décisions de construction prises au cours de l’année 1989 et organisation du projet pendant sa phase de réalisation.

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Texte intégral

Introduction

1La recherche fondamentale en physique nucléaire a pour objectif de mieux comprendre la structure et les propriétés du noyau atomique. Les méthodes expérimentales reposent essentiellement sur les collisions entre les noyaux d’une cible de matière et ceux de projectiles fournis par un accélérateur comme le Ganil (Grand accélérateur national d’ions lourds). La décision de construction du Ganil a été prise pendant l’été 1975 et la première expérience fut réalisée en janvier 1983 [1]. Grâce aux possibilités offertes par ce nouvel accélérateur, l’étude des « noyaux chauds » produits dans ces collisions a constitué un important domaine de recherche. Après des années d’efforts qui ont débouché sur la mise en évidence de noyaux capables d’atteindre des températures et des énergies d’excitation insoupçonnées jusqu’alors, une description précise des mécanismes observés restait cependant difficile. Afin de mieux comprendre ces phénomènes, la communauté des physiciens actifs dans ce domaine avec l’accélérateur Ganil a entrepris, en 1989, la construction d’un nouveau dispositif expérimental, INDRA. La genèse de cette aventure est retracée à partir de documents d’époque en commençant par en préciser le contexte particulier au Ganil.

Aperçus sur le mode de fonctionnement de la « communauté Ganil »

  • 1 L’IN2P3 a été créé officiellement le 14 avril 1971
  • 2 L’IRF a été fondé le 9 octobre 1975 en regroupant les activités de recherche fondamentale en biolog (...)
  • 3 La composition des comités et conseils a varié au cours du temps. Celle qui est donnée couvre la pé (...)

2Le Ganil est un laboratoire d’accueil à la disposition de la communauté scientifique nationale et internationale, principalement dans le domaine de la physique nucléaire, mais aussi en physique atomique et de la matière condensée. Chaque année, plusieurs centaines de physiciens français et étrangers viennent au Ganil pour quelques semaines afin d’y réaliser des expériences qu’ils analyseront ensuite dans leurs propres laboratoires. Environ 250 agents, avec une forte proportion (90 %) d’ingénieurs et techniciens du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) ou du CEA (Commissariat à l’énergie atomique), résident sur le site à Caen. La décision de construction et d’implantation à Caen est prise le 4 septembre 1975 dans le cadre du plan de relance des investissements publics du VIIème plan [2]. Le choix du site a surpris la communauté scientifique mais il s’avérera très positif, tout particulièrement grâce au soutien apporté par la région Basse-Normandie au développement du laboratoire. Le fonctionnement administratif et juridique du Ganil est régi par le contrat constitutif en GIE (Groupement d’intérêt économique) signé le 19 janvier 1976 entre l’IN2P3 (Institut national de physique nucléaire et de physique des particules)1 du CNRS et l’IRF (Institut de recherche fondamentale)2 du CEA. C’est une forme d’organisation originale pour des organismes publics de recherche fondamentale. L’un des avantages est de permettre de bénéficier, en concertation avec les directions des organismes de tutelle, d’une certaine autonomie financière qui s’est révélée très utile pour l’évolution de l’accélérateur et des dispositifs expérimentaux. Les grandes orientations et l’approbation du budget sont assurées par un comité de direction dont le président et le vice-président (en alternance annuelle le directeur de l’IRF et celui de l’IN2P3) ont fonction d’administrateur et qui comprend dix membres. Le niveau opérationnel est assuré par une direction (un directeur d’un organisme et un directeur adjoint de l’autre organisme en alternance, en principe tous les cinq ans), un secrétariat général et différents comités et instances décisionnelles ou consultatives. Parmi ces instances, deux ont joué un rôle important dans l’élaboration du projet INDRA. La première, le comité d’expériences de physique nucléaire – quatorze membres dont deux de nationalité étrangère3 - examine les propositions d’expériences, émet une recommandation sur celles qui doivent être acceptées ainsi qu’un avis sur le temps de faisceau alloué. La seconde, le conseil scientifique, présidé par le directeur du Ganil, est composée des membres du comité d’expériences mentionné ci-dessus et de quatorze membres (six IRF, six IN2P3 et deux de nationalité étrangère). Le rôle de ce conseil est d’examiner l’activité de recherche du laboratoire et de proposer des orientations scientifiques et des développements techniques en cohérence avec la politique scientifique des différents laboratoires utilisateurs du Ganil.

Contexte d’INDRA : la détection en physique nucléaire

  • 4 Ce terme englobe les « particules chargées légères » telles que protons, deutons, tritons, particul (...)

3En physique nucléaire, les dispositifs expérimentaux dépendent des phénomènes étudiés. Pour les « noyaux chauds », l’idéal serait de disposer, sur la totalité de l’espace entourant la cible, de détecteurs capables d’identifier et de mesurer la totalité des produits de réaction, c’est-à-dire un ensemble de noyaux4 et de neutrons. Cet objectif ne peut pas être totalement atteint pour des raisons assez évidentes de zones mortes (enveloppes de détecteurs, passage de la cible et du faisceau) mais aussi à cause de phénomènes d’interaction des particules avec la matière qui reposent essentiellement sur leur charge électrique ou la mise en mouvement de particules chargées. Si le dispositif expérimental favorise la détection des fragments chargés (noyaux), ce sera au détriment de celle des neutrons et inversement. Les deux dispositifs peuvent coexister mais au prix de couvertures angulaires réduites pour chacun. Le choix de favoriser la détection des fragments chargés sur une grande couverture spatiale avait conduit à la construction et l’installation, au Ganil, de « multi-détecteurs » dans une grande chambre à vide (Nautilus, 35 m3). Dès la fin de 1984, un « mur » composé de 96 modules de scintillateurs y est utilisé dans des expériences pour l’identification des noyaux légers émis vers l’avant (<30°). Il sera complété, en 1986, par un « tonneau » de 72 scintillateurs pour la mesure sur les grands angles (30°-150°). Deux dispositifs de détecteurs gazeux destinés aux mesures des noyaux plus lourds sont aussi installés partiellement, en décembre 1984 : à l’avant « DELF », 18 cellules et, pour les grands angles, « XYZt », 24 cellules [3]. Le terme « multi-détecteur », dont l’usage commençait à se généraliser, signifie qu’un nombre assez important de détecteurs ont été assemblés pour constituer un dispositif. Quant aux noms, ils sont choisis par les physiciens pour évoquer une forme (tonneau, mur) ou les paramètres mesurés (XYZt). Les résultats obtenus avec les quatre multi-détecteurs installés dans Nautilus ainsi que ceux d’autres expériences menées avec des dispositifs plus précis mais à couverture spatiale plus faible ont fortement contribué à l’élaboration du projet qui sera connu, à partir de 1989, sous le nom d’INDRA.

Avant-projet de « multi-détecteur de particules chargées »

  • 5 Il s’agit de la SME (sortie moyenne énergie) et de l’OAE (opération augmentation d’énergie)
  • 6 Le titre de la proposition du 5 mars, rédigée par Daniel Guerreau, était : « Développement d’un ens (...)
  • 7 Multi-détecteur de particules chargées (préliminaire), note rédigée par J. Pouthas, décembre 1987 e (...)

4Au cours de la séance du 7 janvier 1987, les membres du conseil scientifique du Ganil engagent des discussions foisonnantes sur l’organisation des aires expérimentales. Elles sont rendues nécessaires par de nouvelles possibilités au niveau de l’accélérateur5. Pour mieux cerner les propositions en équipements expérimentaux, « le conseil décide de désigner un groupe qui fera un appel à lettres d’intention, analysera les réponses, pilotera une première réflexion d’ici le prochain conseil scientifique ». Dès le 12 janvier, une lettre est adressée par les cinq membres de ce groupe aux porte-parole d’expériences et aux directeurs de laboratoire. Les résultats de ces « propositions d’équipements expérimentaux lourds dans la perspective de l’OAE » sont présentés par Jean Barette au conseil scientifique du 27 mai. Parmi les cinq équipements on peut relever, sous le titre de « multi-détecteur de particules chargées », la reprise d’une proposition d’un groupe de physiciens qui mettaient en avant la qualité des développements récents des détecteurs silicium et la possibilité de construire des ensembles modulaires compacts que l’on pouvait associer à d’autres dispositifs expérimentaux.6 Le conseil n’est pas très favorable, comme le montrent les discussions et la recommandation finale : « L’idée est intéressante mais il est prématuré de lancer une opération » ! Néanmoins, le sujet sera présenté au conseil scientifique suivant (13 janvier 1988) suite à la rédaction d’une note.7 La discussion est encore animée mais la réception semble plus favorable et en conclusion : « M. Detraz (directeur du Ganil) note que le conseil scientifique encourage à continuer, puisqu’aucune objection n’est formulée sur la direction prise ni sur l’utilité de ce développement ».

  • 8 Les citations sont extraites du compte-rendu du conseil scientifique du 1er juin 1988

5En 1988, la communauté intéressée s’élargit : 44 physiciens et ingénieurs participent aux trois réunions de discussion organisées les 15 février, 24 mars et 25 avril à Paris. Des six groupes de travail constitués sur ce thème émerge un « avant-projet » de « multi-détecteur de particules chargées ». Ce document de 63 pages, divisé en huit chapitres, « n’est pas simplement une somme, une compilation. Il a pour ambition de recenser les voies d’études qui devraient permettre de définir, au printemps 1989, un multi-détecteur performant sur l’espace 4π, mais aussi de souligner sa nécessaire complémentarité avec des ensembles de détection plus spécifiques ». [4] Cela conduit à deux orientations en « Détecteurs sur l’espace 4π » et en « Détecteurs spécifiques ». Quant au coût avancé (1 200 kF), il souligne bien les objectifs car c’est une « estimation des dépenses en phase d’études » qui est proposée pour huit types de détecteurs et un peu d’électronique. Dans la présentation au conseil scientifique du 1er juin, il est bien rappelé le caractère d’avant-projet par « une demande de directives. Faut-il poursuivre cette étude ? Il est nécessaire de disposer de moyens financiers et de collaborations des laboratoires pour les études complémentaires ».8 En conclusion : « Le conseil a retenu les propositions du groupe de travail sur un nouveau multi-détecteur de particules chargées. En conséquence, il encourage des études techniques portant sur les détecteurs et leur électronique associée. Celles-ci devraient être conduites pendant un an dans les divers laboratoires intéressés, et en collaboration avec le Ganil. Parallèlement, un appel à propositions de programme sera lancé auprès des laboratoires utilisateurs. Le comité d’expériences les évaluera et soumettra ses conclusions au conseil scientifique qui pourrait ainsi, au printemps 1989, procéder aux choix et aux recommandations pour la suite à donner à ce projet ».

Naissance d’INDRA

  • 9 Deux à Caen (Ganil et LPC) et deux dans la région parisienne (DPhN/BE à Saclay et IPN à Orsay)

6Il est assez vite ressorti de discussions informelles organisées au cours du second semestre 1988, qu’il était nécessaire d’opérer un choix parmi les différentes options de l’avant-projet. Un groupe restreint de douze membres des quatre principaux laboratoires intéressés9 a donc élaboré un projet de « multi-détecteur 4π de particules chargées » [5]. Sur incitation de Samuel Harar, directeur adjoint du Ganil, qui voulait un nom évocateur et concis, j’ai proposé celui d’INDRA : « Identification de noyaux et détection avec résolutions accrues » [5]. Au-delà de la nécessité de rassembler quelques objectifs principaux et d’une attirance pour l’Inde, il me paraissait important que ce projet reçoive un nom dont la sonorité rappelle celle d’un détecteur assez proche dans ses objectifs, Amphora à Grenoble [6]. Aujourd’hui, seul l’acronyme est vraiment resté mais les hymnes à Indra, dieu de l’Inde védique, restaient encore, au vingtième siècle, prometteurs dans une phase de projet :

7« Celui dont on a demandé : “Où donc est-t-il” ? et l’on a dit aussi de lui : “Il n’existe pas !” Le Dieu terrible amenuise les richesses de l’impie comme le font les coups de dés. Croyez en lui ! Celui-là, hommes c’est Indra ! " [7].

  • 10 Après avoir montré son utilité au CERN à partir de 1982, la CAO Euclid a été progressivement implan (...)

8C’est en janvier 1989, dans « un document volontairement concis » (11 pages) qui « rassemble les caractéristiques techniques essentielles du projet et un résumé des motivations physiques » [5, p. 1] qu’apparait pour la première fois le nom « INDRA » dans l’ensemble de la communauté concernée. Comme il est indiqué quelques lignes plus loin « le propos est de disposer d’une description des propriétés du détecteur … et de susciter la rédaction de lettres d’intention pour le comité d’expériences de mars 1989 ». La configuration proposée (géométrie, choix et nombre de détecteurs) sera finalement celle construite. L’arrivée des premières CAO (conception assistée par ordinateur) performantes en mécanique10, a permis un travail d’optimisation de la couverture spatiale et des taux de comptage qui a abouti à une disposition en 17 couronnes avec des ouvertures angulaires augmentant de l’avant vers l’arrière du détecteur. La figure 1 montre cette disposition qui, associée à une description et à un tableau, donne toutes les caractéristiques géométriques et celles des éléments de détection [5, p. 7-11] qui « peuvent être résumés de la manière suivante :

- couverture d’un grand angle solide (env. 90 % de 4π) ;

- identification en masse des particules légères (Z ≤ 2) ;

- identification des fragments en charges jusqu’à Z≈30 ;

  • 11 C'est-à-dire 0,6 MeV par nucléon (NDLR)

- seuil de détection minimum (0,6 MeV/A)11 ;

- structure granulaire importante (336 détecteurs). » [5, p. 3]

9Il ne faut pas se méprendre sur les termes. La distinction en « particules légères » (en fait noyaux de charge Z = 1 ou 2) et en « fragments » (Z > 2) est faite pour tenir compte des propriétés spécifiques particulièrement en termes de nombre par collision.

10En avril 1989, le comité d’expériences avait reçu 9 lettres d’intention d’expériences qui souhaitaient utiliser le multi-détecteur INDRA. Elles émanaient de 70 physiciens issus de 11 laboratoires (6 français, 5 étrangers). L’examen de ces lettres montrait bien un fort intérêt de la communauté scientifique pour l’implantation d’un tel détecteur au Ganil.

11Un document plus détaillé de 37 pages, le premier « livre jaune » [8], est réalisé pour le conseil scientifique du Ganil du 19 avril 1989. Roland Dayras et moi-même y sommes invités à défendre le projet. Nous disposons pour ce faire de 25 minutes de présentation suivies de 45 minutes de discussion. Le souvenir que nous en avons gardé est qu’elles furent assez âpres. Mais, en raison de l’importance des coûts et du personnel impliqués dans le projet, la décision d’engagement fut du ressort du comité de direction du Ganil. INDRA est présenté devant ce comité le 20 avril 1989 par S.Harar qui rappelle le nombre important de lettres d’intention envoyées au comité d’expériences, l’avis du conseil scientifique – projet remarquablement intéressant - et « commente le coût global du projet soit 14 573 kF dont 9 578 kF pour l’électronique et 4 995 kF pour l’ensemble détecteur ». Pierre Lehmann, directeur de l’IN2P3, précise que : « Le dossier INDRA a aussi été exposé devant le conseil scientifique de l’IN2P3 qui a également conclu à son excellence sur le plan de la physique ». En conclusion approuvée à l’unanimité : « Le comité de direction du Ganil se montre également et unanimement favorable au démarrage de ce projet dans les conditions ci-après :

- le comité de direction est d’accord pour que soit entreprise l’étude préalable des détecteurs dès 1989 dans le cadre du budget normal du Ganil renforcé de la quote-part versée par la région au titre du contrat de plan et dans une limite de 2 millions de francs hors-taxes ;

- le comité de direction recommande à la direction du Ganil de fédérer les efforts des utilisateurs potentiels et en particulier de tous ceux qui se sont déclarés intéressés par le projet ;

  • 12 Les citations sont extraites du compte-rendu du comité de direction du Ganil du 20 avril 1989

12C’est au vu des résultats de ces études et de cette fédération que le comité de direction engagera ou non le Ganil à poursuivre dans cette voie ».12

13Cet avis était celui espéré par les promoteurs d’INDRA car il donnait un accord sur la physique et la détection associée. Quant à l’électronique, un effort devait être fait pour en réduire les coûts et proposer des innovations. C’était ce point de vue qu’avait défendu Samuel Harar dans la discussion au comité de direction : « Samuel Harar pense qu’il faut dissocier la réalisation du détecteur proprement dit, bien étudié et bien défini, et la réalisation de l’électronique pour laquelle on est conscient d’une nécessaire optimisation sur les plans techniques et économiques et d’une indispensable harmonisation avec les autres projets (TAPS, Euroball, etc…) ».

  • 13 Il s’agit en fait d’un « Protocole d’accord pour la construction du "système de détection" du proje (...)
  • 14 Sur incitation du directeur de l’IN2P3, nous avions rencontré Alexander Risoho, chef du service éle (...)

14Dans un second livre jaune de 22 pages « INDRA. Actualisation - Octobre 1989 » [9], il est mentionné que : « En juillet 1989, les laboratoires concernés par la fabrication du détecteur ont signé une convention13 portant sur l’étude et la construction des éléments nécessaires à l’évaluation : études mécaniques de l’ensemble et de la chambre à réaction, prototypes de la couronne 4-5 et de la chambre 2π, préamplificateurs. Le coût du détecteur s’établit à 5,7 MF au lieu des 5 MF annoncés en avril 1989. » [9] La réalisation du détecteur est en marche. La conception mécanique de la première couronne (repérée 4-5 sur figure 1) est terminée et des éléments sont déjà commandés. La conception de la chambre à réaction est également achevée. Quant à l’électronique : « De nouvelles études montrent qu’il est possible d’en améliorer les qualités en utilisant l’intégration de fonctions dans un nouveau standard, le VXI, une extension du VME bien adaptée au traitement de signaux analogiques… Le coût de l’électronique de traitement sera abaissé à 7,5 MF au lieu des 9,7 MF annoncés en avril 1989. » [9] C’était un choix audacieux car ce nouveau standard d’instrumentation performant n’était en cours d’adoption que par le seul groupe qui l’avait proposé dans notre domaine, la collaboration franco-anglaise Eurogam (Ensemble de détecteurs germanium pour les gammas). INDRA a énormément gagné en performances et compacité en choisissant le VXI mais la réduction des coûts n’est qu’apparente car elle n’intègre pas les salaires. Le succès reposera sur une participation très importante d’électroniciens des laboratoires impliqués. Un cinquième laboratoire, le LAL (Laboratoire de l’accélérateur linéaire) à Orsay, apportera une contribution importante en électronique sans participation de physiciens. C’était nouveau - et cela restera peu fréquent - de voir un laboratoire engager du personnel technique dans un domaine de physique qui ne le concernait pas directement.14

  • 15 Les citations sont extraites du compte-rendu du comité de direction du Ganil du 9 novembre 1989

15Le 9 novembre 1989, INDRA est à nouveau présenté par Samuel Harar au comité de direction du Ganil qui approuve sa réalisation : « Les membres du comité de direction ont bien compris l’importance de ce projet pour les physiciens ». Une remarque financière est ajoutée : « Il serait bon d’ailleurs que ce projet ainsi défini et chiffré soit bien identifié comme un investissement co-financé par l’État et la région dans le cadre du contrat de plan ».15 Au-delà des aspects techniques, le document d’actualisation de 1989 faisait apparaître la mise en place d’une organisation avec deux « responsables du projet » (Eric Plagnol et Joël Pouthas) et pour la partie « détecteur » un responsable par laboratoire : Roland Dayras (DPhN/BE Saclay), François Saint-Laurent (Ganil Caen), Bernard Borderie (IPN Orsay), Jean-Claude Steckmeyer (LPC Caen). Cette organisation sera rapidement généralisée à l’ensemble du projet qui bénéficiera d’une structure opérationnelle avec des tâches et des responsabilités clairement définies dans chaque laboratoire et disposera également d’une centralisation financière au niveau du Ganil. C’est une organisation simple et directe qui n’est sans doute pas étrangère à la réussite du projet.

Construction, une étroite collaboration entre physiciens, ingénieurs et techniciens.

  • 16 INDRA a été présenté par E. Plagnol et J. Pouthas aux conseils scientifiques des 10 janvier et 13 j (...)
  • 17 Citation extraite du « Rapport sur l’état de fabrication du détecteur INDRA - 2 octobre 1990 » (com (...)

16Les figures 2 et 3 présentent INDRA en position ouverte (image CAO) et en position de fonctionnement (photographie). L’évolution de la construction d’INDRA en 1990 et 1991 peut être suivie dans les rapports préparatoires au conseil scientifique du Ganil qui se réunissait deux fois par an16 ou dans les présentations plus succinctes au comité de direction. Sans entrer dans les détails, on peut noter qu’en octobre 1990 un certain nombre d’objectifs ont déjà été atteints. « Une partie de la couronne 4-5 a été fabriquée et testée au mois de juin 1990. Ces essais ont permis de valider les choix qui avaient été faits sur la construction mécanique, sur le type de détecteurs et sur l’électronique17 ». Le planning reste optimiste et prévoit toujours : « Une mise à disposition du détecteur au début de 1992. » Dans le rapport détaillé de janvier 1991 apparait pour la première fois l’implantation d’INDRA dans une salle dédiée (D5) au Ganil. Ce choix n’était pas anodin car il marquait une rupture avec les pratiques de montage et démontage de détecteurs pour des expériences de courte durée. Il ouvrait également la possibilité d’une installation plus performante avec la quasi-totalité de l’électronique dans la salle de faisceau proche des détecteurs. En juin 1991, il est rappelé qu’ « au cours du premier semestre 1991, un effort particulier a porté sur la résolution des problèmes discutés au conseil scientifique de janvier 1991 : chambres d’ionisation et électronique VXI ». Les deux problèmes n’étaient pas au même niveau. Pour l’électronique, on pourrait plutôt évoquer des glissements de planning. Quant à la réalisation des chambres d’ionisation en 96 cellules sur 4π, il fallait faire face à des problèmes sérieux de collage de feuilles très minces sur des ensembles à parois très fines. La persévérance de Claude Mazur à Saclay viendra à bout de ces difficultés qui auront néanmoins généré, entre temps, des doutes et beaucoup de discussions sur la faisabilité d’un élément essentiel d’INDRA [10].

  • 18 Avec le LPC Caen en janvier 1990 (chambre à réaction, détecteurs Phoswich) ; avec l’IPN Orsay en ju (...)

17Au protocole commun de 1989 ont succédé cinq « Protocoles d’accord pour la construction du détecteur INDRA » signés de janvier 1990 à juin 1991 entre le directeur du Ganil et celui d’un laboratoire participant18. Ce sont des documents très précis quant à la description des caractéristiques et engagements techniques, des responsabilités et des coûts. Cette précision s’est avérée très utile lors de la restructuration de l’IRF au CEA en 1991 et de la mise en commun de services techniques au sein d’un nouveau département, le Dapnia.

  • 19 Au Ganil, proposition d’expérience « Test du détecteur INDRA » référencée E161 (puis E161 a, b, c) (...)
  • 20 Conseil scientifique du 3 juin 1993. « Les premières expériences avec INDRA » sont présentées par B (...)

18La réalisation d’INDRA a été ponctuée d’essais et de tests de validation sous faisceau au Ganil19 et sur d’autres accélérateurs à Grenoble, Louvain et Saclay. Cette programmation régulière (en 1992, au Ganil, un test en moyenne tous les mois) et l’assemblage progressif des détecteurs et de l’électronique sur le site dédié (salle D5) ont fortement contribué à maintenir une dynamique dans les groupes techniques. INDRA était prêt à accueillir des expériences dès novembre 1992 mais, en raison des deux mois d’arrêt hivernal du Ganil, il fut finalement décidé de les reporter à début 1993. Nous voulions en fait, disposer d’une « campagne » qui regrouperait plusieurs expériences et permettrait des étalonnages communs. Les expériences se dérouleront donc en mars et avril avec des faisceaux d’argon, de xénon et de gadolinium. En juin 1993, un bilan du déroulement de cette première campagne est présenté au conseil scientifique du Ganil qui « tient à féliciter l’ensemble de la collaboration (physiciens et techniciens) pour cette réussite exemplaire20 ».

  • 21 « Construction d’INDRA. Durée. Participants. Financement », J. Pouthas pour le groupe INDRA

19Un document21 produit en avril 1993, fournit un bilan en coûts et personnel. « À la fin de 1991, pour tenir compte de la dérive économique (5 %) et inclure 250 kF de réalisations complémentaires (maintenance du détecteur), le budget INDRA au Ganil a été réévalué à hauteur de 13 200 kF + 800 kF soit 14 000 kF ». À ce financement, il faut ajouter 900 kF au LPC Caen dans le cadre du plan État-région. Le coût de la construction d’INDRA s’est donc élevé à 14, 9 millions de Francs (hors taxes) dont 4,4 furent fournis par la région Basse-Normandie. Compte tenu de l’inflation (40 %), le coût serait aujourd’hui d’environ 3,2 millions d’Euros. Cette somme peut paraitre relativement faible mais il faut y ajouter la forte contribution en personnel dans les laboratoires, estimée en 1993 à 110 personnes/an dont 20 pour la définition et les essais sous faisceau, 40 pour le détecteur et 50 pour l’électronique et l’informatique. Ces estimations ne prenaient pas en compte les infrastructures mises à disposition au Ganil (aménagement de la salle, ligne de faisceau dédiée…) ni le suivi administratif, ni, évidemment, le personnel des sociétés industrielles. Toutes les personnes (environ 150) qui ont travaillé sur le projet ont été invitées à la journée d’inauguration officielle d’INDRA, le 8 février 1993, au Ganil [11].

20Le succès d’INDRA est incontestablement lié aux physiciens, ingénieurs, techniciens et administratifs qui se sont fortement investis dans sa réalisation à une époque où les financements n’avaient, heureusement, pas encore la diversité et la complexité qu’on leur connait aujourd’hui.

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Bibliographie

Beaucoup de documents ne sont pas publiés mais la plupart peuvent être consultés au service de documentation du Ganil.

[1] Pour une approche historique du Ganil, on peut consulter le mémoire de maîtrise d’histoire contemporaine de Yann Jacob : Ganil, matière à histoire (1972-2001), UFR d’histoire, université de Caen/Basse-Normandie, 14 novembre 2001

[2] Référence 1 et R. Bimbot, « Les succès d’Alice et la genèse de Ganil » dans La revue pour l’histoire du CNRS, n° 23 (2008)

[3] Pour une description détaillée de ces quatre dispositifs, consulter Nuclear Instruments and Methods : A244(1986)483 (MUR) ; A259(1987)473 (DELF) ; A295(1990)365 (Tonneau) ; A307(1991)325 (XYZt)

[4] Multi-détecteur de particules chargées. Avant-projet. Rédaction : J. Pouthas, R. Dayras, E. Plagnol, E.C. Pollaco, J.C. Roynette, F. Saint Laurent et J.C. Steckmeyer à partir de documents élaborés par six groupes de travail.

[5] B. Borderie, R. Dayras, J.L. Laville, R. Legrain, M. Louvel, E. Plagnol, E.C. Pollaco, J. Pouthas, M.F. Rivet, F. Saint Laurent, J.C. Steckmeyer, C. Volant. INDRA. Multi-détecteur de particules chargées, janvier 1989

[6] Amphora. Collaboration, D.DRAIN et al, Nucl. Instr. and Meth. A281(1989)528

[7] Le Veda, premier livre sacré de l’Inde, Collections Marabout Université, Éditions Gérard & Co, Verviers, 1967, Citation, Tome 1, p. 127

[8] INDRA. Un projet de détecteur 4π pour particules légères chargées et noyaux, étudié en commun par le D.Ph.N/BE, l’IPN., le Ganil et le LPC. Les auteurs sont ceux de la référence 5. En 1989, les documents officiels du projet INDRA sont édités avec une couverture jaune. Il existe deux versions - mars 1989 et avril 1989 - qui ne différent que par la finition (des figures réalisées manuellement le sont par ordinateur en avril) et l’absence de l’annexe 3 (dépenses au second semestre 1989) dans la version d’avril. Il est probable que la version de mars a été éditée pour le conseil scientifique de l’IN2P3.

[9] INDRA. Actualisation – Octobre 1989. Un détecteur étudié en commun par le D.Ph.N/BE de Saclay, l’IPN. d’Orsay, le Ganil et le LPC de Caen. Les auteurs (37 noms) figurent comme « participants » et sont répartis selon 3 rubriques : responsable du projet, détecteur, électronique.

[10] Pour des informations techniques plus détaillées sur INDRA, on peut consulter deux articles dans Nuclear Instruments and Methods : J. Pouthas et al (59 auteurs) : « INDRA, a 4π charged product detection array at Ganil, A357(1995)418-442 » ; et J. Pouthas et al (30 auteurs) : « The electronics of the INDRA 4π detection array at Ganil, A369(1996)222-247 »

[11] Réalisé début 1993 par Jean Druon (Culture productions) à l’occasion de l’inauguration, le film « INDRA – Regards sur le cœur de l’atome » présente, en 14 minutes, la construction d’INDRA. C’est une coproduction du Ganil (CEA-CNRS) et de Culture productions qui est accessible au CERN (http://cdsweb.cern.ch/record/1066432

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Notes

1 L’IN2P3 a été créé officiellement le 14 avril 1971

2 L’IRF a été fondé le 9 octobre 1975 en regroupant les activités de recherche fondamentale en biologie, chimie et physique. En 1991, l’IRF s’est scindé en deux parties : Direction des sciences du vivant (DSV) et Direction des sciences de la matière (DSM) dont le Ganil dépend maintenant

3 La composition des comités et conseils a varié au cours du temps. Celle qui est donnée couvre la période de construction d’INDRA

4 Ce terme englobe les « particules chargées légères » telles que protons, deutons, tritons, particules alpha,... qui sont des noyaux d'hydrogène ou d'hélium (NDLR)

5 Il s’agit de la SME (sortie moyenne énergie) et de l’OAE (opération augmentation d’énergie)

6 Le titre de la proposition du 5 mars, rédigée par Daniel Guerreau, était : « Développement d’un ensemble de détection compact, à haute résolution et grand angle solide pour la mesure des produits chargés ». Cette proposition émanait d’un groupe de dix personnes (Ganil et CE Bruyères le Châtel) travaillant avec un détecteur 4π neutrons. Les citations sont extraites du compte-rendu du conseil scientifique.

7 Multi-détecteur de particules chargées (préliminaire), note rédigée par J. Pouthas, décembre 1987 et présentée par l’auteur au conseil scientifique du 13 janvier 1988

8 Les citations sont extraites du compte-rendu du conseil scientifique du 1er juin 1988

9 Deux à Caen (Ganil et LPC) et deux dans la région parisienne (DPhN/BE à Saclay et IPN à Orsay)

10 Après avoir montré son utilité au CERN à partir de 1982, la CAO Euclid a été progressivement implantée dans les laboratoires de l’IN2P3 et au Ganil à la fin des années quatre-vingt. Les travaux mécaniques sur INDRA ont été réalisés avec ce logiciel (au Ganil par Yves Huguet) qui permettait une nouvelle approche comme par exemple une représentation 3D « facétisée », très utile dans la définition et la compréhension du détecteur. Euclid a aussi été utilisé au LPC Caen pour la chambre à réaction d’INDRA.

11 C'est-à-dire 0,6 MeV par nucléon (NDLR)

12 Les citations sont extraites du compte-rendu du comité de direction du Ganil du 20 avril 1989

13 Il s’agit en fait d’un « Protocole d’accord pour la construction du "système de détection" du projet INDRA » entre « le Ganil d’une part et l’IPN d’Orsay, le CEA IRF DPhN/BE, le LPC Caen d’autre part ». La signature est au niveau des directeurs de laboratoire et le document est très précis sur les engagements techniques et le planning.

14 Sur incitation du directeur de l’IN2P3, nous avions rencontré Alexander Risoho, chef du service électronique du LAL Orsay qui a reçu très positivement le projet. La période était sans doute favorable entre le démarrage du LEP (grand collisionneur électrons-positons) au CERN (juillet 1989) et l’engagement de nouveaux projets en physique des hautes énergies autour du futur LHC (grand collisionneur de hadrons).

15 Les citations sont extraites du compte-rendu du comité de direction du Ganil du 9 novembre 1989

16 INDRA a été présenté par E. Plagnol et J. Pouthas aux conseils scientifiques des 10 janvier et 13 juin 1990 et des 9 janvier et 26 juin 1991. Il n’y a pas eu de présentation spécifique en 1992. Sauf mention contraire, les citations sont extraites des rapports préparatoires aux conseils scientifiques

17 Citation extraite du « Rapport sur l’état de fabrication du détecteur INDRA - 2 octobre 1990 » (comité de direction du Ganil du 24 octobre 1990).

18 Avec le LPC Caen en janvier 1990 (chambre à réaction, détecteurs Phoswich) ; avec l’IPN Orsay en juillet 1990 (détecteurs et électronique CsI) puis en juin 1991 (discriminateurs et détecteurs étalons) ; avec le DPhN Saclay en octobre 1990 (électronique pour silicium) puis en novembre 1990 (chambres d’ionisation) et mars 1991 (précisions pour les chambres d’ionisation 8-12 et 13-17). Les travaux avec le LAL Orsay ont été définis par échange de lettres entre les directeurs.

19 Au Ganil, proposition d’expérience « Test du détecteur INDRA » référencée E161 (puis E161 a, b, c) pour des programmations de faisceau de mars 1990 à décembre 1992

20 Conseil scientifique du 3 juin 1993. « Les premières expériences avec INDRA » sont présentées par B. Borderie

21 « Construction d’INDRA. Durée. Participants. Financement », J. Pouthas pour le groupe INDRA

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Pour citer cet article

Référence papier

Joël Pouthas, « INDRA. Naissance d’un « multi-détecteur » en physique nucléaire », Histoire de la recherche contemporaine, Tome II - N°2 | 2013, 156-163.

Référence électronique

Joël Pouthas, « INDRA. Naissance d’un « multi-détecteur » en physique nucléaire », Histoire de la recherche contemporaine [En ligne], Tome II - N°2 | 2013, mis en ligne le 15 décembre 2015, consulté le 26 avril 2017. URL : http://hrc.revues.org/329 ; DOI : 10.4000/hrc.329

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Auteur

Joël Pouthas

Membre du « groupe physiciens » au Ganil de Caen

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Droits d’auteur

© Comité pour l’histoire du CNRS

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