Le Synchrotron fête ses 30 ans : retour sur les plus grandes découvertes de l'accélérateur d'électrons de Grenoble

Il est l'une des fiertés de Grenoble. Le Synchrotron, inauguré le 30 septembre 1994 dans un quartier de la capitale des Alpes, fête ses 30 ans d'existence. L'anneau scientifique, le plus puissant au monde, a percé de nombreux mystères et permis de révolutionner la recherche. Retour sur son histoire.

L’histoire du Synchrotron commence en 1988. À la fin des années 80, onze pays se mettent d’accord pour créer un outil scientifique qui va prendre la forme d’un immense anneau de 844 mètres de circonférence. À l’intérieur : une source de lumière, la plus performante et la plus intense au monde pour analyser l’infiniment petit. La mise en fonctionnement du Synchrotron débute alors en 1994, après son inauguration le 30 septembre de la même année.

En 30 ans, cet outil a permis de faire des découvertes et de percer de nombreux mystères. Retour sur l'histoire de cet anneau scientifique, le plus puissant du monde, implanté à Grenoble.

Le Synchrotron, c’est quoi exactement ? 

Le Synchrotron est une sorte de microscope géant, rempli d'électrons circulant dans un anneau. Lancées à la vitesse de la lumière, les particules produisent des rayons X, permettant d'explorer l'infiniment petit.

"L'objectif est de caractériser la matière et le vivant. C’est un accélérateur d’électrons qui, quand ils sont déviés par des champs magnétiques, émettent le rayonnement synchrotron qu’on utilise dans une quarantaine d’expériences autour de ce grand anneau que l’on voit depuis la Bastille," explique Jean Daillant, directeur général du Synchrotron.

Autour de l'anneau, on trouve plus de quarante laboratoires où sont menées des recherches de très haut niveau par des milliers de scientifiques venus du monde entier. Leur cible : le cœur de la matière.

"Les scientifiques trouvent ici quelque chose qu’ils ne peuvent pas trouver ailleurs dans le monde, ajoute le directeur général du Synchrotron. On peut faire des expériences dans des domaines clés, mais surtout avec des outils qui n’existent pas ailleurs."

Percer le mystère de la couleur, de la Joconde ou encore des Papyrus : les grandes découvertes du Synchrotron 

En 30 ans, l'éventail des recherches n'a cessé de s'élargir : chimie, physique des matériaux, paléontologie, archéologie et patrimoine culturel, biologie structurale et santé, sciences de l'environnement, sciences de l'information et nanotechnologies...

Au total, ce sont près de 10 000 scientifiques qui se relaient jour et nuit au sein de ce grand laboratoire pour mener à bien ces recherches. 

Le mystère de la Joconde en 2010

Parmi les grandes découvertes de ces dernières années, les scientifiques de Grenoble ont percé en 2010, les mystères de la Joconde et ainsi compris la technique du "smufato", utilisée par Léonard de Vinci, une technique qui donne un effet flou aux tableaux du célèbre peintre.

Pour obtenir cet effet, les scientifiques ont découvert que Léonard de Vinci pouvait appliquer sur ses tableaux jusqu'à 30 couches fines de vernis. Des couches mesurant de 1 à 2 microns, soit la moitié de l'épaisseur d'un cheveu humain, pour une épaisseur totale ne dépassant pas 30 à 40 microns.

Comment est fabriquée la couleur ?

En 2015, une étude sur la couleur est réalisée par des scientifiques britanniques. Leur objectif : comprendre comment procède la nature pour reproduire des couleurs inaltérables et comprendre pourquoi les plumes des oiseaux ou les ailes des papillons ne ternissent jamais avec le temps, contrairement aux poils et aux cheveux des humains.

Cette étude, les scientifiques l'ont menée sur le Geai, un oiseau aux couleurs particulières. Ils sont "entrés" dans la nanostructure de la plume du Geai, puis dans un poil, jusqu'à la matière spongieuse composée d'orifices. C'est la taille de ces cavités et leur distance qui décident de la couleur noire, bleue et blanche. Comme un cheveu humain avec plusieurs teintes.

Comment respirent les dinosaures ? 

En 2021, une équipe scientifique internationale a pu démontrer comment respiraient certains dinosaures. Pour cette étude, les scientifiques se sont penchés sur un squelette d’un jeune dinosaure herbivore reconnaissable à ses grosses canines aiguisées, et vieux de 200 millions d’années.

Longtemps, les paléontologues ont supposé que tous les dinosaures respiraient comme les oiseaux, car ils avaient une anatomie respiratoire similaire. Mais cette étude révèle alors que le dinosaure en question n’a pas le même système respiratoire que les oiseaux – il a des côtes en forme de pagaie, de petits os en forme de cure-dents, et gonfle à la fois sa poitrine et son ventre pour respirer. Une étude possible uniquement grâce au synchrotron et qui permet une avancée considérable pour comprendre l'évolution de ces reptiles. 

De quoi est composé le papyrus ? 

En 2023, les chercheurs s’attellent à comprendre comment est fabriqué le papyrus et ainsi mieux le conserver. Grâce au rayon X ultrapuissant du synchrotron, ils ont pu en déchiffrer les mystères, sans détériorer les échantillons. bCes papyrus seraient composés de trois couches, avec probablement, le travail de plusieurs scribes.

Réaliser un "Google Earth" du corps humain 

En 2022, une équipe de scientifiques souhaite réaliser une cartographie inédite du corps humain pour mieux comprendre le fonctionnement de notre organisme. Les scientifiques ont d'abord utilisé la technique de microtomographie pour la première fois sur un poumon infecté par le Covid-19.

Grâce aux rayons X du synchrotron, la précision obtenue est 500 fois plus détaillée qu'une radiologie médicale. Après avoir reconstitué l'organe en trois dimensions, les chercheurs ont étendu la technique à l'ensemble du corps humain.

Cette exploration à l'échelle cellulaire pourrait permettre de mieux comprendre le fonctionnement de notre organisme. À terme, cet atlas rendrait possible d'améliorer le traitement de diverses pathologies comme le cancer, la maladie d'Alzheimer ou encore le Covid.

Une nouvelle machine 100 fois plus puissante en 2020 

En 2020, une machine de quatrième génération est entrée en service avec un faisceau de lumière cent fois plus brillant que le précédent. Cette nouvelle génération de synchrotron "a ouvert une nouvelle ère pour la science", élargissant l'exploration de la matière à l'échelle du nanomètre. Cette possibilité s'ouvre à de nombreux domaines tels que la santé, l’environnement, l’énergie, les nouveaux matériaux pour l’industrie, mais aussi la paléontologie.

Cette nouvelle machine a notamment permis d’effectuer des recherches sur le Covid-19, d'observer la structure intime du virus pour développer des médicaments et des vaccins. 

Grâce à cette machine dernière génération, le Synchrotron conserve sa place de leader au niveau mondial avec "des outils d’études qui sont vraiment sans équivalent aujourd’hui", nous dit le directeur général, Jean Daillant. L’objectif pour les années à venir : "continuer à développer nos équipements pour qu’ils restent à la pointe", conclut le directeur.