Bertrand Jacquot, médaille de cristal du CNRS, fait circuler les idées et les faisceaux
Faire tourner des ions lourds dans un accélérateur, c’est un métier d’équilibriste entre théorie et terrain. Bertrand Jacquot, ingénieur de recherche au GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds, Caen), pratique depuis plus de vingt-cinq ans cet art subtil : calculer les réglages des électroaimants qui guident et focalisent les faisceaux de particules, concevoir les instruments qui les analysent, et veiller, nuit et week-end compris, à ce que la machine délivre aux physiciens ce qu’ils attendent. La double compétence de physicien nucléaire et de physicien accélérateur de Bertrand Jacquot, rare et précieuse, lui a permis de concevoir le projet SAGA, une reconfiguration stratégique du GANIL qui multiplie par cinq le temps de faisceau disponible pour les industriels de l’aérospatial, tout en préservant intégralement la recherche fondamentale. Un projet sur les rails, qui suscite l’engouement de toutes les parties prenantes.
« Mon travail, c'est de faire en sorte que le faisceau circule dans les accélérateurs du GANIL », commence Bertrand Jacquot. Physicien des accélérateurs, il exerce ce métier à cheval entre théorie et terrain dans le grand centre de physique nucléaire caennais depuis le tournant des années 2000. « Les faisceaux circulant dans les accélérateurs de particules ressemblent beaucoup à des faisceaux laser. Là où les opticiens utilisent des lentilles et des prismes pour focaliser et dévier les rayons de lumière, nous utilisons des aimants quadripôles et dipôles pour focaliser et dévier nos ions à l’intérieur de nos accélérateurs ». Un métier de précision, qui consiste à calculer les réglages de ces nombreux aimants pour que les faisceaux atteignent précisément leur destination : les expériences de physique.
Comme souvent, c’est une occasion fortuite qui injecte Bertrand dans les lignes de faisceaux du GANIL. Suite à une thèse de physique nucléaire théorique à Caen et un passage dans le privé en demi-teinte, un ancien collègue physicien lui propose un post-doctorat au GANIL, autour de la conception du spectromètre VAMOS, un détecteur destiné à identifier les produits des réactions nucléaires. « Ils avaient besoin de quelqu’un pour faire des calculs assez poussés. Etant très matheux, je me sentais à la hauteur ».
Au sein de l’équipe VAMOS, le premier défi technologique de sa vie est de taille : corriger les « aberrations optiques » qui dégradent la qualité des mesures. « C'est un peu comme avec un appareil photo : au-delà d’une certaine gamme d’énergie, l’image devient floue, et il nous devient difficile de retracer la trajectoire des particules ». Bertrand Jacquot développe une solution reposant à la fois sur le « hardware », en modifiant la forme des pôles des aimants quadripolaires, et le « software », en développant une méthode pour comparer la signature des particules à une immense base de trajectoires simulées. « Une méthode d'intelligence artificielle avant l’heure », commente-t-il. Avec pour effet d’améliorer considérablement les performances de l'instrument.
Quelques années plus tard, il rejoint l'équipe en charge de l'exploitation des accélérateurs du GANIL, où il fait le lien entre les besoins des expérimentateurs et les opérateurs chargés de piloter les cinq cyclotrons de l'installation. C’est la découvre d’une nouvelle facette de son métier au plus près de la machine, des « shifts » en 3x8… « Le cœur de mes missions, c’est de délivrer le faisceau aux physiciens. J'ai toujours été attaché à l'aspect pratique de ce travail, qui me permet de faire le lien entre mes calculs théoriques et la machine ». Une proximité avec l'exploitation qui devient l'une des constantes de sa carrière : il participe encore aujourd'hui aux périodes d'opération, quelques semaines par an, parfois la nuit ou le week-end.
Ce fil rouge de la carrière de Bertrand Jacquot se double de projets de R&D pour les expériences de physique du GANIL – peu de grands projets du GANIL n’ont pas bénéficié des calculs de l’ingénieur. Parmi ces réalisations, on compte notamment l'optimisation des faisceaux de l’installation de production d’ions lourds SPIRAL1, pour lesquels Bertrand développe des méthodes automatiques de réglage des accélérateurs. Puis vient le successeur SPIRAL2 et ses faisceaux d’ions légers extrêmement intenses, dont le contrôle exige une précision redoutable afin d'éviter pertes de particules et l’activation radioactive des équipements. Là encore, les solutions émergent au croisement des compétences théoriques et opérationnelles de Bertrand et des équipes de techniciens.
Le projet qui couronne son parcours naît d’une conversation à trois, en 2020, entre Bertrand, un jeune docteur qu’il forme, Mathieu Lalande, et la responsable des applications industrielles du GANIL, Eloïse Dessay. Les trois collègues cherchent à répondre à une problématique qui se fait de plus en plus pressante : les industriels de l’aérospatial — Airbus, Thalès, Safran, CNES — réclament de multiplier par cinq leur temps de faisceau sur les accélérateurs du GANIL pour des tests de résistance aux radiations des composants électroniques de leurs véhicules spatiaux. Mais comment y répondre sans amputer d’autant le programme de recherche fondamentale ?
La solution passe par deux idées originales. Bertrand et ses collègues proposent tout d’abord de transformer le faisceau unique du cyclotron CSS2 en trois sous-faisceaux aux rigidités magnétiques différentes, dirigés vers trois salles d’irradiation simultanées. « La division du faisceau en trois implique de dégrader l’énergie de quelques pourcents, mais l’énergie du faisceau n’est pas un critère aussi important pour les industriels que pour les chercheurs. Le compte y est », explique Bertrand Jacquot.
En outre, les physiciens suggèrent d’exploiter CIME, l’un des cinq accélérateurs de particules du GANIL, pour y faire s’enchaîner rapidement une dizaine de faisceaux d’ions de nature différente, ce qui permettrait d’augmenter la cadence des tests. Le principal obstacle dans la mise en œuvre d’une telle mise à jour réside dans l’espace contraint de la salle d’expérience, qui empêche l’installation des systèmes permettant d’uniformiser ces faisceaux. Pas de quoi effrayer Bertrand Jacquot, qui contourne le problème en mettant au point une technique qu’il compare à une « poivrière » : il conçoit et installe une plaque percée de petits trous sur la ligne de faisceau, qui permet d’uniformiser le faisceau sans consommer de place.
Les solutions codéveloppées par Bertrand Jacquot donnent lieu au projet baptisé SAGA (Space Applications at GANIL), qui dépasse rapidement les espérances de son initiateur. « L’engouement des industriels était tel qu’ils sont eux-mêmes allés défendre notre projet auprès des décideurs. Dans un contexte où le temps de faisceau disponible en Europe se raréfie, les arguments de souveraineté industrielle et d’autonomie stratégique ont fait mouche ». Résultat : 20 millions d’euros d’investissement via France 2030 et 4 millions de la Région Normandie. « Pendant les réflexions préliminaires, j’avais dit à Mathieu : ‘C’est un projet superbe, mais qui a une chance sur dix d’aboutir’. Aujourd’hui, les financements abondent et nous déployons le plan d’action que nous étudions depuis quatre ans », se réjouit Bertrand.
Mais lorsque l'on évoque cette réussite ou bien la médaille de cristal du CNRS, qui vient aujourd'hui saluer son parcours, Bertrand Jacquot ramène invariablement la discussion vers les autres. « Tous mes projets sont des gros travaux d'équipe. Les techniciennes et techniciens qui surveillent les accélérateurs, les ingénieures et ingénieurs de haut niveau… tout le monde y va de son expertise, de son idée. Et un projet qui marche, c’est précisément ça : plein de petites idées, pas toujours les plus révolutionnaires ou les plus séduisantes, mais qui, lorsqu’on les additionne, donnent une belle réussite scientifique », termine-t-il.