Infrastructures de recherche Collaboration internationale Encouragement de la relève

Relève scientifique: des gymnasiens à la découverte de l’Institut Paul Scherrer et de l’installation XFEL

Name: Secrétariat d’État à la formation, à la recherche et à l’innovation SEFRI
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La recherche de pointe passe souvent pour une activité abstraite et bien éloignée du quotidien. Vingt élèves du gymnase de Wetzikon ont eu l’occasion de découvrir deux installations de recherche de manière concrète et directe. L’Institut Paul Scherrer (PSI) à Villigen et l’European XFEL dans les environs de Hambourg leur ont ouvert leurs portes afin qu’ils puissent effectuer des visites guidées et réaliser eux-mêmes des expériences.

14.11.2025

Auteur/e: Simon Berger

Un jeune observe un objet scientifique avec un appareil, tandis que d’autres travaillent à une table

Au Xcool Lab de l’European XFEL, les élèves ont mené leurs propres expériences, allant de l’analyse de l’ADN aux expérimentations en physique impliquant l’utilisation de rayons X. Photo: European XFEL

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Les gymnasiens ont commencé leur voyage le 29 septembre 2025 par une visite du PSI, le plus grand centre de recherche suisse pour les sciences naturelles et les sciences de l’ingénierie. Au programme figuraient des présentations sur les détecteurs à pixels nécessaires pour mesurer l’énergie des rayons X – tels que ceux fabriqués par le spin-off du PSI Dectris – et sur la manière dont le processus d’autoguérison de l’ADN peut être observé au fil du temps. Une visite du SwissFEL et la découverte d’autres grands instruments de recherche complétaient le programme.

La recherche à portée de main au Xcool Lab

Les jeunes Zurichois ont ensuite bénéficié d’un programme de deux jours organisé par l’installation de recherche XFEL à l’intention de ses États membres. Située à Schenefeld, dans les environs de Hambourg, cette infrastructure de recherche internationale, à laquelle participe la Suisse, produit depuis 2017 des impulsions lumineuses très intenses et extrêmement brèves dans le champ de fréquence des rayons X. Elle attire des chercheurs du monde entier. Son Xcool Lab permet à des jeunes de 16 à 19 ans de venir effectuer des expériences pratiques.

Les gymnasiens ont ainsi pu se plonger dans la biologie moléculaire et comprendre comment le pipetage, les tests PCR et l’électrophorèse sur gel permettent de détecter les différents variants du SRAS-CoV-2. Ils ont également pu bénéficier d’un aperçu concret de la recherche fondamentale en physique à travers des expériences sur la diffraction des rayons X et sur le comportement des particules en présence de champs magnétiques.

Qu’est-ce qu’un laser à électrons libres?

Le SwissFEL du PSI et l’European XFEL sont tous deux des installations laser à électrons libres qui permettent d’analyser des processus à l’échelle atomique et moléculaire: les chercheurs en sciences de la vie, en sciences des matériaux et en physique ont ainsi la possibilité de suivre des réactions chimiques, de représenter des molécules en 3D ou de procéder à la caractérisation de nouveaux matériaux tels que le carbone liquide.

Les lasers à électrons libres modernes génèrent des impulsions lumineuses extrêmement intenses et brèves. Pour ce faire, les électrons sont accélérés à des vitesses extrêmement proches de celle de la lumière à travers un long tunnel et sont contraints de zigzaguer par de puissants aimants, appelés onduleurs. Ils émettent alors la lumière à ondes courtes (rayons X) dont se servent les chercheurs pour leurs expériences.

La visite dans la grande halle d’expériences a en outre permis aux gymnasiens de se rendre compte de la dimension de l’installation: elle se compose de trois sites, mesure 3,4 km de long et les tunnels abritant l’accélérateur linéaire supraconducteur permettant d’accélérer les électrons se trouvent entre 6 et 38 mètres sous terre.

Aperçu de la recherche de pointe à l’échelle internationale

Les apports théoriques, pratiques et les échanges interpersonnels ont contribué à faire de ce voyage une expérience marquante. La découverte de ces grandes installations de recherche et la possibilité de manipuler différents appareils ont sans doute amené ces jeunes à porter un regard différent sur la science et, qui sait, semé la graine d’une future vocation dans les sciences naturelles.