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Éducation & Savoir

Une méga-science fascinante

L’Allemagne offre une excellente infrastructure pour la recherche avec de gros équipements, de la source de rayons X à l’accélérateur de particules.
Faszinierende Großforschung
© dpa

La recherche avec de gros équipements joue un rôle important dans le paysage scientifique allemand. Cela vaut pour la recherche fondamentale comme pour l’application de nouvelles connaissances dans des innovations concrètes. Des équipements complexes comme les accélérateurs de particules ou les installations de fusion nucléaire sont nécessaires pour étudier les structures infimes de la matière et trouver des réponses aux questions globales portant sur le climat, l’environnement ou les énergies alternatives. En Allemagne, les établissements faisant ce type de recherche sont exploités par un organisme public, la Communauté Helmholtz, le plus grand organisme scientifique allemand.

Les centres Helmholtz coopèrent étroitement avec les universités et les centres de recherche extra-universitaires comme les instituts de la Société Max-Planck, de la Société Fraunhofer et de la Communauté Leibniz ainsi qu’avec l’industrie. Un excellent exemple de cette coopération est le dispositif expérimental Wendelstein 7-X pour étudier la fusion nucléaire, géré par l’Institut Max-Planck de physique des plasmas en association avec la Communauté Helmholtz. L’objectif de la recherche sur la fusion nucléaire est de développer une centrale produisant de l’énergie à partir de la fusion nucléaire et ménageant le climat et l’environnement.

Ouvert aux scientifiques internationaux

Les doctorant(e)s et les chercheur(se)s – également étrangers – peuvent s’inscrire aux postes d’expérimentation sur les équipements, parfois uniques dans le monde, des centres Helmholtz. Ces grosses installations ne servent pas seulement à la recherche fondamentale et appliquée, elles permettent aussi les échanges scientifiques. Plus de 7.000 chercheurs internationaux invités viennent chaque année dans les centres Helmholtz.

Les établissements de la Communauté Helmholtz sont aussi différents que leur recherche dans ses six domaines. La flotte scientifique allemande relève ainsi du domaine de la Terre et de l’environnement avec, entre autres, le navire scientifique « Sonne », le plus moderne au monde. A bord de ce laboratoire flottant, le travail des chercheuses et des chercheurs porte surtout sur le changement climatique et la protection des écosystèmes marins. La complexité du système terrestre est surtout étudiée sur des sites de mesure et dans des unités de laboratoire comme la station polaire Neumayer Station III dans l’Antarctique et la Modular Earth Science Infrastructure (MESI) au Centre allemand des sciences de la Terre (GFZ) à Potsdam. Les chercheuses et chercheurs veulent mieux comprendre les changements climatiques et géologiques et élaborent des concepts de protection contre les tsunamis ou les tremblements de terre.

Le cosmos et le microcosme

Dans la recherche aéronautique, l’espace et les transports, le Centre allemand d’aéronautique et de spationautique (DLR) à Cologne est leader avec ses plus de 50 instituts en Allemagne. Le DLR a largement contribué à la mission « Rosetta » de l’Agence spatiale européenne (ESA). Il était responsable de la construction de l’unité d’atterrissage Philae et du centre de contrôle qui surveilla le premier atterrissage sur une comète en 2014. Parmi les nombreuses infrastructures du DLR, on compte aussi des souffleries pour tester les nouveaux modèles d’avion dans des conditions proches de la réalité et des avions scientifiques comme le HALO, servant à étudier l’atmosphère.

La diversité du microcosme est, elle, étudiée par les chercheurs au réputé Synchroton électronique allemand (DESY) à Hambourg, l’une des meilleures adresses dans le monde pour l’accélération des particules. Avec les gros appareils du DESY, on étudie les interactions entre les particules les plus infimes ou le comportement des nouveaux nanomatériaux. Le grand accélérateur PETRA III sur le campus du DESY est la source de rayonnement en anneau de stockage la plus performante au monde. Et une douzaine de pays sont impliqués dans le plus grand laser par rayons au monde XFEL.

Les perspectives internationales

Dans le cadre international, l’Allemagne participe à divers projets de méga-recherche. Ainsi, le pays contribue le plus fortement, à quelque 20 %, au budget du Centre européen de recherche nucléaire (CERN) à Genève, en Suisse. Le plus grand accélérateur de particules, faisant 27 kilomètres de long, est en service au CERN. Quelque 1.300 chercheuses et chercheurs allemands participent à des expériences du CERN. L’Allemagne est aussi l’un des partenaires de la construction du réacteur de fusion nucléaire ITER à Cadarache, dans le sud de la France, soutenant ainsi la recherche internationale de sources d’énergie non-polluantes.

L’Allemagne est également partenaire de la source européenne de spallation ESS : à Lund, en Suède, le travail sur les neutrons atteint une dimension et une intensité jusque-là inconnues. Outre sa participation scientifique, l’Allemagne apporte un soutien financier prépondérant au projet et envoie un grand groupe d’utilisateurs ayant besoin de neutrons pour leurs recherches, pour étudier par exemple les caractéristiques de matériaux destinés à la médecine, la recherche environnementale, l’approvisionnement énergétique ou les essais de matériaux.

L’Allemagne est en outre largement impliquée dans deux centres de méga-science à Grenoble, en France : l’Institut Laune Langevin (ILL) avec son réacteur à très haut flux et l’installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF). L’ILL est un centre de recherche sur les neutrons éminent dans le monde et l’ESFR la plus puissante installation de rayonnements dans le monde.

Explorer l’univers

L’Allemagne participe également avec 16 autres pays à l’Observatoire européen austral (ESO), l’organisation européenne leader dans les recherches astronomiques. Les télescopes de l’ESO sont installés sur trois sites dans le désert d’Atacama, au Chili, et permettent d’étudier des objets dans des lieux très reculés de l’univers. L’Allemagne est en outre le plus important partenaire européen de la Station spatiale internationale (ISS).

Le centre international d’accélération FAIR est en construction non loin du centre de contrôle des satellites de l’Organisation spatiale européenne (ESA) à Darmstadt. Il devrait entrer en service en 2025 et représente l’un des plus grands projets dans le monde de recherche fondamentale en physique. Pouvant accueillir quelque 3000 chercheuses et chercheurs de 50 pays, il permettra d’étudier la composition de la matière et la naissance de l’univers grâce au rayonnement d’ions et d’antiprotons extrêmement intenses.