Chapitre 4 : Les accélérateurs Cockcroft-Walton à travers le monde
4.3 Discussion des résultats
Au total nous avons retrouvé la trace de 126 accélérateurs de particules de type Cockcroft-Walton à travers le monde (dont 7 en France67). Plusieurs points nous semblent intéressants :
- Où se situent ces accélérateurs dans le monde ?
- Combien de ces accélérateurs ont persisté dans le temps et existent encore aujourd’hui ?
- Parmi ces accélérateurs « actuels », combien sont visibles ? Comment le sont-ils ? Pour discuter de ces résultats, nous proposons de les représenter sous forme de cartes géographiques sur lesquelles nous pouvons localiser ces accélérateurs. La légende utilisée est à chaque fois la même : les accélérateurs CW dont nous avons seulement une trace historique (cité dans un article de recherche, identifié sur une photographie d’époque, cité dans un rapport, etc.) sont représentés par un rond rouge ; les accélérateurs CW qui sont encore probablement en fonctionnement sont identifiables par un rond jaune ; les accélérateurs qui sont conservés démontés dans des réserves de musée ou dans les locaux d’un laboratoire sont marqués par un rond vert ; et enfin les accélérateurs remontés dans un musée, un laboratoire ou sur un espace public, sont repérables par le petit logo bleu qui est assimilable à la forme générale de la haute tension.
66 Nous avons retrouvé la trace d’un de ces appareil (Debrecen) très tardivement dans nos recherches (à moins d’un mois du dépôt). Il figure donc dans ce tableau, mais n’a pas été intégré dans les cartes de répartitions mondiales. C’est également le cas pour un accélérateur en Pologne. Ils sont repérés en gris dans le tableau pour cette raison.
67 Le tableau général de l’annexe en donne 8 en France, mais nous avons très peu d’information concernant un deuxième générateur de hautes tensions Cockcroft-Walton chez les Joliot-Curie à Ivry. Nous ne comptabilisons en réalité que celui dont la trace est certaine, celui photographié par Robert Doisneau dans le laboratoire.
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4.3.1 Les accélérateurs Cockcroft-Walton en France
Accélérateur CW remonté partiellement dans un musée, un laboratoire ou un lieu public
Accélérateur CW encore en fonctionnement (probablement)
Accélérateur CW conservé démonté
Trace historique d’un accélérateur CW ayant existé
Figure 29 : Représentation cartographique de la répartition des accélérateurs de particules de type Cockcroft-Walton retrouvés lors de nos recherches, en France et dans
les pays limitrophes. (Google maps)
En France (Figure 29), bien sûr il y a ceux que nous avons déjà mentionnés et qui sont au cœur de notre étude : celui du musée des confluences qui appartient à la Cité des sciences et qui est hérité d’un fort militaire parisien, et celui de l’Institut de physique nucléaire de Lyon. Ce sont essentiellement des sources écrites qui nous permettent de savoir qu’il existait d’autres accélérateurs sur le territoire français (Figure 29) :
- Au laboratoire de synthèse atomique d’Ivry, chez les Joliot-Curie (probablement deux) - Dans le laboratoire de physique de l’école normale supérieure de Paris,
104 - Chez Max Morand68 (1900 - 1990) à Lyon - Dans un laboratoire de physique grenoblois.
Parmi ces sept accélérateurs, trois existent encore : les deux qui sont au centre de notre étude (celui exposé au musée des Confluences et celui de l’IPNL) et une partie de celui qui était utilisé à Strasbourg.
4.3.1.1 Strasbourg
L’université allemande de Strasbourg était une Reichsuniversität, un établissement installé par les nazis sur un territoire occupé depuis 1939, de novembre 1941 à novembre 1944 (Casel, 1993). Durant la Seconde Guerre mondiale, les autorités allemandes avaient installé dans l’enceinte des Hospices Civils de Strasbourg, un accélérateur de type Cockcroft-Walton, de 1,5 MeV, dans un bâtiment indépendant. L’accélérateur est commandé en 1942, mais sera livré et rendu opérationnel qu’en 1944 par l’ingénieur Kuntke sous la direction du physicien Rudolf Fleischmann (1903 – 2002) (Guthleben, 2009).
« Le générateur de Strasbourg a été installé par une équipe allemande dirigée par le principal collaborateur de Bouwers, l’allemand Kuntke, qui est l’ingénieur en chef de la filiale allemande de Philips (Hambourg) » (Casel, 1993)
Les affres de la guerre laissent l’appareil dans un bâtiment bombardé et Fleischmann est arrêté par les Américains. Au lendemain de la guerre, les Hospices civils reprennent possession des lieux et projettent de créer, avec la faculté de médecine, un laboratoire de recherches nucléaires.
« Précisément, c’est la présence de cet instrument qui motive la création de l’IRN [Institut de Recherches Nucléaires]. Frédéric Joliot-Curie lui-même ne dispose à cette date [1944] que d’un accélérateur plus faible. »(Guthleben, 2009)
Frédéric Joliot-Curie fera une tentative pour obtenir la direction du laboratoire, et donc de l’appareil, dès 1945, mais celle-ci échouera. La faculté de médecine confiera la chaire de biologie médicale, et donc la charge de l’accélérateur, à Marc Klein, docteur en médecine rescapé du camp d’Auschwitz (Des Cilleuls, 1975). Après 1946, la commission chargée
68 Max Henri Morand, professeur de physique à l’Université de Liège, arrive à Lyon en mai 1940. Il y restera pendant la fin de l’occupation avant de prendre des postes à responsabilités sur Paris. Pendant les quelques années où il est à Lyon (1940-1945), il installe un laboratoire dans lequel il accueille des physiciens qui tentent d’échapper à la pression politique. Il occupera par la suite la Chaire de physique de la Faculté des sciences de Paris (1957-1968).
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« d’assurer la conservation du matériel laissé par les Allemands et d’assurer sa bonne utilisation » s’y intéresse et travaille à la création d’un Institut Universitaire de Recherches Nucléaires. Il est créé en 1947 et donne lieu à la rénovation du l’accélérateur et de son bâtiment. L’ingénieur Kuntke est rappelé pour faire la nouvelle mise en route en 1948 (Busser, 2006) sous la direction de Serge Gorodetzky (« Histoire et patrimoine de la physique à Strasbourg », 2005). L’accélérateur Cockcroft-Walton de Strasbourg fonctionnera de nouveau à partir de 1948 et sera, entre autres utilisé à partir de 1951 par Marguerite Perey, titulaire de la chaire de chimie nucléaire à l'Université de Strasbourg (Casel, 1993). En 1959, le Centre de Recherche Nucléaire bénéficie de nouveaux moyens, et investit dans des accélérateurs plus puissants. Nous ne savons pas à quelle période l’accélérateur Cockcroft-Walton a été mis au rebut, mais ce doit être entre 1959 et les années 1970 (année de construction d’un autre puissant accélérateur). Grâce à l’AMUSS (Association de Culture et Muséographie Scientifiques de Strasbourg), cet accélérateur a été remonté au cours des mois de septembre et octobre de l’année 1999 (voir Figure 30), sous la direction d’un ingénieur du laboratoire et avec l’aide des techniciens retraités.
Figure 30 : L’accélérateur Cockcroft-Walton de l’Université remonté partiellement sur le campus de Strasbourg en 1999.
Pour effectuer ce remontage, les responsables possédaient des photographies d’archives, des plans de montage, et des savoir-faire d’un technicien qui avait utilisé l’appareil lors de sa
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période de fonctionnement (Geindreau, 2014). La partie remontée concerne la partie supérieure de l’accélérateur de particules (générateur de tension et partie accélératrice). Lors d’une visite sur place en 2014, l’expertise de l’élève restaurateur M. Geindreau, révèle que les éléments ont apparemment été peints et que des altérations sont déjà visibles au niveau des peintures de revêtement et des éléments en bakélite.
4.3.1.2 L’appareil des Joliot-Curie à Paris
« Dès cette époque [1932], Joliot est persuadé que, pour rester dans la course, les physiciens nucléaires doivent disposer de tels accélérateurs [à propos du premier cyclotron à Berkeley et de l’accélérateur électrostatique de Cockcroft et Walton]. Ceux-ci sont toutefois alors hors de portée des budgets de la recherche. » (Fernandez, 2011)
Même si cet objet ne fait pas l’objet d’une valorisation, il reste de notre point de vue, à la fois emblématique de la physique nucléaire en France, mais aussi de la perte patrimoniale occasionnée par la lente prise de conscience de l’importance de ces objets. En effet, de l’accélérateur Cockcroft-Walton utilisé au laboratoire de synthèse atomique d’Ivry sur seine, il ne reste apparemment rien. Lors de l’exposition intitulée Doisneau chez les Joliot-Curie (voir Figure 31), présentée au public en 2005 au musée des Arts et Métiers de Paris, un cliché atteste bien de l’existence de cet accélérateur que Joliot a récupéré en Allemagne après la Seconde Guerre mondiale. Sur la photographie, c’est le technicien M. Kerzreho, technicien au laboratoire de synthèse atomique.
« Il [Frédéric Joliot-Curie] veut travailler sur un accélérateur, mais Claude Magnan, le sous-directeur d'Ivry, rencontre des difficultés avec son générateur en cascade, un accélérateur semblable à celui de Strasbourg, mais moins puissant (0,9MeV) (ce générateur provient d'Allemagne et a été donné au Laboratoire de synthèse atomique par la Marine nationale en 1945)69. » (Casel, 1993)
« Le générateur d’impulsions qui y est encore installé, trop monumental, échappe au désossage des équipements restants mené par le marchand de biens. » (Cazenave & Girard, 2007)
Par chance il a été récupéré par le musée Electropolis de Mulhouse puis rapatrié en région parisienne en 2005, classé comme monument historique en 2007. Le générateur
69 Nous mettons une petite vigilance sur cette information, car elle provient d’un article publié par une source secondaire. Ne mentionnant pas sa source primaire, nous n’avons pas eu accès au document original contenant cette information.
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d’impulsion ou l’éclateur devraient faire l’objet d’un remontage sur les bords de Seine, comme témoin de l’activité scientifique de cette banlieue.
Figure 31 : Générateur de Cockcroft-Walton à Ivry au laboratoire de synthèse atomique, 1942. Droits photographiques : Robert Doisneau. Source : (Pinault & Doisneau, 2005)
4.3.2 Les accélérateurs Cockcroft-Walton aujourd’hui
La carte suivante (Figure 32) est la plus générale de toutes et permet de voir la répartition globale des accélérateurs Cockcroft-Walton repérés. Les points de densité se situent essentiellement de la frontière Est de la France au Royaume-Uni et sur la partie Est des États-Unis (une trentaine). Mais il est intéressant de noter qu’un pays comme le Japon en possédait également dix, l’Allemagne huit et qu’elle n’en a apparemment conservé aucun, la Suisse neuf à elle seule, et le Royaume-Uni quatorze. Nous n’en avons pas retrouvé en ex-URSS, mais l’importance de la recherche nucléaire à l’époque nous laisse penser qu’il devait forcement en avoir.
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Accélérateur CW remonté partiellement dans un musée, un laboratoire ou un lieu public
Accélérateur CW encore en fonctionnement (probablement)
Accélérateur CW conservé démonté
Trace historique d’un accélérateur CW ayant existé
Figure 32 : Représentation cartographique de la répartition des accélérateurs de particules de type Cockcroft-Walton retrouvés lors de nos recherches, à travers le monde
(réalisée avec l’application Google maps)
Pour avoir un peu plus de visibilité dans la région qui nous concerne, la carte qui suit (Figure 33) est centrée sur le continent européen. À l’aide de ces deux cartes, nous allons pouvoir voir combien d’accélérateurs Cockcroft-Walton ont persisté dans le temps et sous quelle forme.
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Accélérateur CW remonté partiellement dans un musée, un laboratoire ou un lieu public
Accélérateur CW encore en fonctionnement (probablement)
Accélérateur CW conservé démonté
Trace historique d’un accélérateur CW ayant existé
Figure 33 : Représentation cartographique de la répartition des accélérateurs de particules de type Cockcroft-Walton retrouvés lors de nos recherches, sur le continent
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4.3.2.1 Les accélérateurs du Royaume-Uni
Le Royaume-Uni est en quelque sorte la « terre mère » de ces instruments. Nous en avons identifié 6 avec certitude, mais d’autres sources indiquent qu’il y en avait probablement le double. Ce recensement ne prend pas en compte le morceau du tout premier prototype, conservé à l’Université de Cambridge, présent dans le tableau général. Parmi ces accélérateurs, 2 appartiennent à des instituts de recherche (Université de Cambridge et Cockcroft Institute) et 4 à des institutions muséales (Science Museum (2), Hunterian Museum, National Museum of Scotland). Les accélérateurs conservés dans les centres de recherche sont remontés dans des lieux de passage de ces institutions. Mais leur accessibilité reste dépendante de celle du laboratoire. Nous avons récolté très peu d’informations sur ces deux objets, car les échanges avec les laboratoires n’ont pas été très fructueux.
Cambridge (Materials Science and Metallurgy)
Celui de l’Université de Cambridge est dans le couloir du département de Materials
Science & Metallurgy. C’est grâce à un article de magazine que nous l’avons découvert. C’est
grâce à la volonté d’un chercheur de ce laboratoire que la partie supérieure de l’accélérateur s’est retrouvée dans un laboratoire qui n’est pas celui où il a été utilisé (Allen, 2004). La partie remontée comporte le générateur de hautes tensions, la source et la partie accélératrice supérieure. Cela équivaut à toute la partie supérieure de l’accélérateur (Figure 34
).
Étant conservé à l’intérieur, il n’a pas dû subir de traitements particuliers, à part un gros nettoyage.111
Figure 34 : Article de magazine, identifié grâce à une recherche « type image », permettant l’identification d’un accélérateur Cockcroft-Walton sur l’Université de
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Cambridge (Cavendish)
Le laboratoire Cavendish a créé son propre musée « the Cavendish Museum » dans ses locaux et conserve la documentation originale du laboratoire et de ses physiciens de renom, dont Cockcroft et Walton. Le site présentant une visite virtuelle de l’exposition (« The Museum at the Cavendish Laboratory », 2012) nous indique que le musée montre un des éléments de la toute première version de l’appareil de Cockcroft et Walton (1930) (voir Figure 35), la médaille du Prix Nobel de John Cockcroft, le cahier de manipulations, les lettres originales, et quelques articles de journaux de l’époque.
Figure 35 a : élément original de la première version de l’accélérateur de particules de Cockcroft et Walton au laboratoire Cavendish, b : couverture de presse du 29 mai 1932 « the Times of India ». Droits et sources : Cavendish Museum, Université de Cambridge. Daresbury
Malgré l’apparente évidence entre le nom du second laboratoire (Cockcroft Institute) et le fait d’y trouver accélérateur, nous avons mis beaucoup de temps à en être certains. L'Institut Cockcroft est un centre international pour la science et la technologie des accélérateurs au Royaume-Uni ouvert officiellement depuis 2006. C’est en trouvant par hasard une photographie de la réunion annuelle d’un groupe de recherche, faite dans le hall de l’institut que l’accélérateur Cockcroft-Walton est apparu en arrière-plan (« ASTeC », 2013). La partie remontée ne semble comporter que le générateur de hautes tensions (voir Figure 36). C’est une présentation lors d’un congrès, faite par un chercheur de l’Institut, qui nous apprend qu’il travaillait sur l’expérience appelée ISIS qui utilisait un accélérateur de type
Cockcroft-113
Walton de 665 kV de 1984 à 2004 (Findley, 2011). La resemblance entre les deux appareils nous amène à penser que c’est bien le même dont il est question.
Figure 36 : accélérateur Cockcroft-Walton lors de sa période d’utilisation (a) (1984-2004) et remonté partiellement dans l’entrée de l’Institut Cockcroft à Daresbury (b) en 2011.
Droits photographiques : ISIS RAL et Zhang Pei (photographie 2011). Sources : (Letchford et al., 2005) et (Zhang, 2011).
Parmi les accélérateurs conservés dans des musées, deux seulement sont remontés (en 2014) : celui du Science Museum et celui du National Museum of Scotland.
Londres
Le musée de la science de Londres possède deux accélérateurs de type Cockcroft-Walton (voir Figure 37).
- L’accélérateur le plus référencé sur Internet, exposé dans la galerie du monde moderne du musée. Avant de trôner dans le hall principal du musée, il a été utilisé dans le laboratoire Cavendish de l’Université de Cambridge, puis en Afrique du Sud, à l’Université de Witswatersrand (Université de Johannesburg, Afrique du Sud). La partie remontée ne comporte que le générateur de hautes tensions.
- Le second est celui qui a été fabriqué à l’Université de Cambridge, dans le laboratoire Cavendish par Cockcroft et Walton pour leur expérience décisive. Il est entreposé dans
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les réserves du musée. Il a probablement été exposé au début des années 2000 dans une exposition temporaire.
Aujourd’hui, la grande galerie qui exposait le générateur de hautes tensions est en renouvellement et l’objet ne ferait pas partie de la nouvelle exposition. Ce dernier rejoindrait donc la liste des accélérateurs en réserve et celui d’Édimbourg resterait le seul accessible au public.
Figure 37, a: Photographie la plus référencée sur Internet lors de la recherche. Légende d’origine : A Cockroft-Walton generator built in 1937 by Philips of Eindhoven. Figure b : Model of Cockcroft and Walton's laboratory - spot the scientist in the shielded cabin to the right. Droits photographiques : National Science Museum, London, England. Source :
Wikimedia Commons et (Boyle, 2010).
Édimbourg
Le National Museum of Scotland (museum national d’Écosse) présente également une haute tension de ce type dans sa grande galerie à Édimbourg (voir Figure 38). Il n’a d’ailleurs pas été remonté en entier pour pouvoir tenir sous le plafond du bâtiment. Il était en usage à l’Edinburgh University dans un laboratoire de physique appliquée à partir des années 1950.
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Figure 38 : Un visiteur qui regarde le générateur Cockcroft-Walton dans la grande galerie du national Museum of Scotland et la partie supérieure du générateur dans le
monte-charge, lors de son remontage dans le musée. Droits photographiques : National Museum of Scotland. Sources : (Cox, 2011, 2013).
Glasgow
Au milieu des années 1950, l'Université de Glasgow a commandé un 300 MeV collisionneur de particules électronique de pointe. Cette importante machine de 140 tonnes est alors installée dans le sous-sol de l'immeuble de philosophie naturelle (aujourd’hui le département de physique) dans un espace construit à cet effet avec un plafond antiradiation coulissant. Le Hunterian Museum de Glasgow a hérité de cet appareil. Des échanges avec cette institution nous ont permis de savoir que le dossier d’œuvre avait été égaré et qu’ils ne possèdent que très peu d’informations concernant l’arrivée de cet objet dans les réserves, dans lesquelles il est stocké, démonté (Reeves, 2014). Une petite présentation en a cependant été faite sur la BBC par un assistant de conservation spécialisé dans les objets scientifiques (Macdonald, 2014).
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4.3.2.2 La Suisse : entre utilisation et
valorisation
Le CERNDu fait de la proximité géographique de notre laboratoire avec les physiciens du CERN, nous savons qu’un accélérateur Cockcroft-Walton est remonté dans l’espace microcosme (musée d’objets du CERN) qui est accessible au public, mais pas de manière permanente. Ce générateur Philips a été remonté par les équipes (et avec les moyens) mis à disposition par le CERN pour ce projet, dans les années 1990. L’expertise apportée par M. Geindreau sur cet appareil nous indique qu’un revêtement a été appliqué sur les pare-effluves, et une peinture résistant aux intempéries sur les éléments de bakélite (voir Figure 39). Avec le temps, il n’y a pas de corrosion, mais un ternissement général des matériaux et un désajustement des pièces. L’appareil est donc « protégé » pour tenir à l’extérieur, mais ses matériaux d’origine ne sont plus visibles et les revêtements appliqués semblent « salir » l’objet (Geindreau, 2014).
Figure 39 : le générateur Cockcroft-Walton du CERN quelques vues sur des points de détails des défauts que présente l’objet aujourd’hui, 2014. Droits photographiques :
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Institut Paul Scherrer
« Le jeudi pour nous c’était Villigen en Suisse, car il y avait l’institut Paul Scherrer […] remarque : les Suisses ne font pas seulement le fromage » (auteur anonyme).
Voici comment a commencé notre rencontre avec cet instrument, encore en fonctionnement : par un blogue d’adolescent en visite scolaire, puis plus tard avec la page qui est destinée à l’accélérateur sur le site Internet de l’Institut Paul Scherrer.
« L’origine du faisceau de protons au PSI est un accélérateur linéaire au look rétro. Ce modèle charismatique est baptisé Cockcroft-Walton, du nom de l’inventeur du principe. Depuis 1984, il fournit la première étape d’accélération des protons, qui sont ensuite amenés dans l’accélérateur circulaire à une vitesse équivalant à 80% de la vitesse de la lumière. Depuis des décennies, c’est ici qu’est généré un faisceau de protons remarquable qui, grâce à des améliorations continues, détient même depuis 1994 le record du monde du faisceau le plus performant. » (Hennemann, 2014)
À travers l’expérience du physicien qui a la charge de l’accélérateur, nous découvrons des détails de fonctionnement, d’utilisation et de construction qui constitue une trace très riche du mode opératoire lié à l’objet (voir Figure 40).
« Il y a dans l’air un sifflement sonore, douloureusement aigu, mais dont Joachim Grillenberger ne paraît pas se formaliser. Ce sont les pompes turbomoléculaires pour le vide, explique-t-il, détendu […]. Le Cockcroft-Walton est un accélérateur linéaire, vieux de 30 ans, et avec un peu d’imagination, on lui trouve, à lui aussi, quelque chose de dégingandé. Il se dresse derrière une paroi vitrée, dans sa propre