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Lors de la réunion de printemps de la section Physique de la matière condensée de la Société allemande de physique (DPG), qui s'est tenue à Dresde en mars 2026, une table ronde a été organisée sur le thème : « Nouvelles opportunités de coopération entre la France et l'Allemagne en science des neutrons ». Les directeurs des installations françaises et allemandes, ainsi que les représentants des associations d'utilisateurs de neutrons des deux pays, la SFN et le KFN ont participé à ces discussions.

Poser les bases

La discussion a débuté par deux brèves présentations des présidents de la table ronde. Frank Schreiber (Université de Tübingen) a exposé les possibilités offertes par la diffusion de neutrons en physique et chimie de la matière condensée, ainsi qu'en biophysique. Un vaste champ de recherche a été couvert : les structures cristallines et polymères, diffusion et dynamique, la variation de contraste, le magnétisme et les skyrmions, avec des applications pour les batteries ou les technologies quantiques et de l'information.

Julian Oberdisse (Université de Montpellier) a présenté les aspects concrets de la diffusion de neutrons à travers les instruments gérés par le JCNS, le MLZ, l'ILL et le LLB, tout en présentant leurs directeurs présents dans l'audience . Comme cela a été explicitement démontré, ces installations offrent une grande variété de collaborations de recherche et d'instrumentation entre la France et l'Allemagne. La perspective européenne offerte par les installations en Suède, en Suisse, au Royaume-Uni ou en Espagne a également été soulignée.

Plusieurs défis sociétaux pouvant être relevés grâce aux neutrons ont été abordé : l'énergie, le climat et l'environnement, la santé et l'alimentation, la mobilité, le patrimoine culturel et l'innovation. Cela a mis en évidence le large éventail d'opportunités permettant aux jeunes chercheurs formés aux sciences neutroniques d'apporter des contributions significatives, tant sur le plan scientifique que dans les secteurs économiques associés.

La solidité de la base d'utilisateurs en France et en Allemagne a été explicitement mentionnée au public par le KFN et la SFN :

Le KFN a identifié une base d'utilisateurs d'environ 1 300 personnes provenant de 230 institutions scientifiques.
La SFN est une société savante comptant environ 500 membres, représentant une base d'utilisateurs d'environ 1 500 personnes issues de 300 instituts.

Comment accéder aux neutrons ?

Le premier sujet de discussion a porté sur l'accès aux faisceaux de neutrons et a suscité un intérêt considérable ainsi que de nombreuses questions de la part de l'auditoire. Il est apparu clairement que les chercheurs n'ayant pas d'expérience préalable au sein des grandes infrastructures ne trouvent pas nécessairement facile de faire leurs premiers pas. En réponse, tous les directeurs de centres ont exprimé leur volonté d'attirer de nouveaux utilisateurs, dans une double volonté élargir leur base et de renouvellement scientifique, les idées nouvelles étant le moteur du développement dans ce domaine

Les représentants du KFN et de la SFN ont souligné l'existence de diverses opportunités de formation : des stages pratiques de trois jours sur les instruments internationaux de l'ILL (instruments CRG - Collaborative Research Group), des écoles d'une ou deux semaines (organisées par l'ILL/Montpellier ou le JCNS), ou encore l'école Hercules de cinq semaines à l'ILL. Certaines de ces écoles, comme les écoles thématiques de la SFN, publient des manuels téléchargeables gratuitement. La SFN et le KFN organisent également des rencontres annuelles qui, bien qu'initialement centrées sur les communautés françaises (JDN) ou allemandes (DN, SNIB), ont aujourd'hui une forte dimension internationale.

Modalités pratiques d'accès au temps de faisceau

Plusieurs questions de l'auditoire ont concerné les aspects techniques de l'obtention de temps de faisceau. Le mécanisme de distribution actuellement en vigueur dans la quasi-totalité des centres mondiaux a été présenté : un système de propositions avec des appels réguliers (généralement deux fois par an) et des comités d'experts décidant de l'allocation du temps. Les inconvénients de ce système n'ont pas été occultés : sa relative lenteur (environ six mois entre la demande et l'expérience) et le fait que les décisions peuvent arriver tardivement et ne pas toujours être positives, surtout pour les instruments très demandés. Bien qu'un taux de sureffectif « normal » (autour de 2) permette généralement d'accorder du temps aux expériences les plus prometteuses, ce chiffre peut néanmoins décourager les nouveaux utilisateurs.

Les directeurs d'installations ont globalement convenu qu'un délai de deux à trois mois entre la proposition et l'expérience est un objectif réalisable. Point important : les nouveaux utilisateurs ont été vivement encouragés à s'associer à des utilisateurs expérimentés ou à contacter directement les scientifiques responsables des instruments pour obtenir des conseils. Il a également été précisé que tous les centres proposent des modes d'accès alternatifs : pour les projets à forte contrainte temporelle (accès rapide ou facilité) et pour les mesures de test permettant de vérifier une hypothèse avant de soumettre une proposition complète (ce qui peut généralement se faire sur le temps de faisceau interne ou le temps discrétionnaire de la direction). Dans la même optique, des instruments virtuels (jumeaux numériques) seront de plus en plus disponibles pour estimer les temps de mesure et les statistiques pour des types d'échantillons donnés. Pour les futures sources, les équipes de direction repensent actuellement les modes d'allocation du temps de faisceau afin de prendre en compte les nouvelles méthodes de recherche émergentes. Face à l'augmentation des taux de production de données, la question de la gestion des données massives (big data) devient de plus en plus pertinente.

Mais pourquoi les neutrons ?

Un aspect abordé lors de la discussion a été la durée potentiellement longue de l'acquisition des données, en particulier par rapport à la diffusion de rayons X. En effet, en raison de la physique sous-jacente, les flux de neutrons incidents sont inférieurs de plusieurs ordres de grandeur. Il a été souligné que certaines mesures, notamment celles sensibles aux atomes d'hydrogène ou aux moments magnétiques, ne peuvent être réalisées qu'avec des neutrons. De plus, les sources modernes visent une brillance de plus en plus élevée - il y a « énormément de place au sommet », ce qui crée de nombreuses opportunités pour les jeunes scientifiques.

Les participants à la table ronde ont rappelé que les expériences réalisables avec des rayons X doivent être effectuées avec des rayons X, réservant les applications neutroniques les plus importantes à cette ressource plus rare. Dans certains cas, la complémentarité entre rayons X et neutrons est bénéfique, voire capitale pour le succès des expériences, car ils peuvent mettre en lumière différents aspects d'un même processus ou d'une même structure (ex: positions exactes des éléments lourds par rapport aux éléments légers).

Le défi de l'analyse des données

En raison de la nature des processus impliqués, les conclusions des expériences de diffusion sont généralement déduites de manière indirecte. L'analyse des données fait donc partie intégrante du flux de travail expérimental. Les utilisateurs devraient repartir avec des données prétraitées, leur permettant de se concentrer sur la science plutôt que sur la résolution de problèmes techniques.

De plus, des programmes d'analyse puissants sont disponibles et des efforts considérables sont poursuivis au sein des sources pour mettre en œuvre une réduction et un traitement des données plus efficaces. L'intelligence artificielle devrait devenir une aide précieuse et fait l'objet d'une exploration active dans les installations. Compte tenu de l'augmentation de la puissance de calcul, l'analyse des données « à la volée » pourrait devenir réalisable pour certaines applications spécifiques. Enfin, des formations dédiées à l'analyse de données sont régulièrement organisés de le contexte de la recherche franco-allemande. Une fois de plus, l'importance d'une formation adéquate et de la collaboration avec des groupes expérimentés a été soulignée.

Une multitude d'opportunités

Le reste de la discussion, axé sur les « emplois internationaux dans les centres neutroniques, aujourd'hui et demain » et les « collaborations scientifiques et instrumentales entre la France et l'Allemagne », a été relativement bref en raison de contraintes de temps. La question explicite posée au panel était : « pourrait-il y avoir un emploi pour moi dans la diffusion de neutrons ? ».

Le caractère international de ces emplois et environnements de travail a été mis en avant de plus en plus, non seulement pour les scientifiques mais aussi pour les techniciens et les ingénieurs. Dans ce contexte, il a été souligné que des partenariats franco-allemands sont en place non seulement dans les sources représentées lors de la discussion, mais aussi à l'ESS, où des lignes de faisceaux communes existent. La possibilité d'opportunités dans des domaines en pleine croissance, comme l'imagerie neutronique, a également été soulignée. Sur le plan des projets scientifiques, deux opportunités ont été mentionnées.

Premièrement, la nouvelle stratégie scientifique développée par l'ILL. S'appuyant sur les récentes modernisations des instruments et des installations, cette stratégie propose de concentrer les forces sur des sujets spécifiques d'intérêt sociétal en utilisant différents types d'organisation de projets, tels que des « hubs » et des expériences de démonstration (showcase experiments). Deuxièmement, le programme de recherche conjoint ANR-DFG. Au cours des 10 dernières années, ce programme a permis de financer environ 60 projets par an impliquant au moins une institution française et une institution allemande, pour un budget total d'environ 200 M€ dans chaque pays.

Le message final semble clair : il existe de nombreuses opportunités en science des neutrons pour les jeunes chercheurs, que ce soit dans les projets scientifiques ou le développement instrumental ; en France et en Allemagne ; dans les installations existantes, sur les lignes de l'ESS avec une participation franco-allemande ou dans des installations à venir, comme ICONE et HBS-1.