L'Institut Laue-Langevin (ILL) est un organisme de recherche international situé sur le polygone scientifique de Grenoble. Créé en 1967 à la suite du traité d'amitié franco-allemand dit traité de l'Élysée, et nommé ainsi en l'honneur des physiciens Max von Laue (allemand) et Paul Langevin (français), il symbolise la réconciliation franco-allemande.
Cet institut spécialisé en sciences et technologies neutroniques exploite un réacteur à Haut Flux de neutrons pour la recherche. Son financement est assuré par quatorze pays. Il œuvre dans un vaste choix de domaines scientifiques comme la physique fondamentale, la physique des particules, la physique de la matière condensée, la matière molle, la biologie, etc. Institut de service, il accueille chaque année en provenance de plus de quarante pays sur une quarantaine d'instruments scientifiques de haute technologie. Ces instruments exploitent la source continue de neutrons la plus intense au monde et permettent en particulier d'effectuer des expériences impossibles à réaliser avec des sources pulsées.
Histoire À la suite de la signature du traité de l'Élysée de 1963, une convention intergouvernementale de coopération scientifique entre la France et l'Allemagne est signée le pour construire un réacteur nucléaire de recherche. Le site choisi symbolise la réconciliation franco-allemande puisque Grenoble est l'une des cinq communes françaises Compagnons de la Libération, encore marquée par ses actes de Résistance. De plus le nom de l'avenue des Martyrs dans laquelle doit s'installer l'édifice rappelle un charnier de découverts en sur le polygone d'artillerie après le départ des troupes allemandesGrenoble-resistance.fr, Charnier du polygone..
Les travaux démarrent en 1968 et l'année suivante voit le début de la construction du réacteur. Mais le , le chantier est marqué par un tragique accident au cours duquel cinq ouvriers sont tués et deux autres gravement blessés dans l'effondrement partiel du toit.. Le chantier s'achève au milieu de l'année 1971 et le réacteur rentre pour la première fois en divergence le . Sa puissance maximale de thermiques est atteinte le 1971..
Le Français Louis Néel et l'Allemand Heinz Maier-Leibnitz ont eu une influence déterminante dans la conception et la réalisation de cet outil destiné à la recherche neutronique. Maier-Leibnitz prend la direction de l'institut en tandem avec le physicien français Bernard Jacrot jusqu'en 1972, première année d'utilisation du réacteur. Après de longues négociations, les deux pays fondateurs sont rejoints le par le Royaume-Uni.
À la mise en service en 1971, le sculpteur Jean-Robert Ipousteguy achève devant l'institut une sculpture monumentale appelée "L’accomplissement de l’homme vers son unité"ipousteguy.com, Repères biographiques..
vignette|L'institut Laue-Langevin.
En , des fissures sont repérées sur un élément en aluminium au sein du bidon d’eau lourde (D2O) du réacteur ce qui impose sa mise à l’arrêt. La décision est alors prise d'un remplacement complet de ce bidon de 7,7 mètres de haut, l’ancien est découpé sous eau par les équipes du réacteur et un nouveau est fabriquée en Allemagne. Il arrive à Grenoble début 1994 où il est installé dans sa piscine d’eau légère (H2O) de 18 mètres de profondeur et la divergence du réacteur remis à neuf intervient le Les Affiches de Grenoble et du Dauphiné, 3638, , 3.. C’est, le seul réacteur au monde à avoir été démantelé et reconstruit en 4 ans, ceci ayant été rendu possible par sa conception très particulière et par la réalisation des opérations, fort complexes, par le personnel même de l'institut.
Parallèlement, l'institut devient un peu plus européen avec des partenariats scientifiques se mettant en place avec d'autres États : Espagne en 1987, Suisse en 1988, Autriche en 1990, Italie en 1997, République tchèque en 1999, Suède en 2005, Belgique et Pologne en 2006, Danemark et Slovaquie en 2009. La Hongrie adhère de 2005 à 2013, l'Inde de 2011 à 2014.
Depuis le début, l’ILL consacre beaucoup d’efforts au développement de dispositifs d’environnement des échantillons (basses températures, hautes températures, hautes pressions, champs magnétiques intenses, humidité contrôlée, etc.) qui sont indispensables à la réalisation d’expériences scientifiques de plus en sophistiquées. On y développe également des optiques neutroniques innovantes (monochromateurs polarisants en alliage de Heusler, super-miroirs polarisants, polariseurs à hélium-3, etc.) qui donnent accès à de nouveaux domaines de recherche, mais aussi des détecteurs de neutrons aux caractéristiques uniques (multidétecteurs à fils dits “banane”, multidétecteurs à fils bimensionnels plats ou courbés, multidétecteurs microstrip, multidétecteurs “trench”, grands multidétecteurs à tubes hélium-3 à localisation, etc.) qui augmentent considérablement l’efficacité des instruments de neutronique.
Le , une cérémonie se déroule au World Trade Center Grenoble devant les ambassadeurs des États membres et du secrétaire d’État à la recherche Thierry Mandon, afin de célébrer le de la création de l'institut. L'occasion est donnée au président de la métropole, Christophe Ferrari, de préciser que l'ILL représente 600 publications scientifiques par an et qu'une part importante des d'euros de son budget annuel est injectée dans l'économie locale..
En la convention intergouvernementale qui régit l'ILL est prolongée jusqu'en 2033 par la France, Le Royaume-Uni et l'Allemagne.
Lieu d'implantation L'institut est implanté sur le polygone scientifique de Grenoble. Lorsqu'au milieu des années 2000 naît l'idée de créer un campus d'innovation, sous l'impulsion de Jean Therme, directeur du CEA de Grenoble, l'ILL en est membre fondateur. GIANT () vise à rapprocher enseignement supérieur, recherche et innovation, et à faire de ce quartier le second campus grenoblois après celui du domaine universitaire de Grenoble installé à Saint-Martin-d'Hères. L'ILL est aussi membre de l'institut de recherche technologique Nanoelec ainsi que d'EIROforumSite d'EIROforum., une collaboration entre huit des plus grandes infrastructures de recherche européennes.
Campus européen vignette|ESRF, Grenoble. L'ILL partage son site avec l' (ESRF), le laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et l'Institut de biologie structurale (IBS). Ces quatre organismes dont trois européens composent l' (EPN).
Le , avec l'inauguration à l'ESRF voisin du cryo-microscope le plus performant au monde en termes de résolution, l'ILL qui est partenaire du projet, dispose désormais d'un outil capable d'étudier des molécules encore difficilement observables jusqu'alors et qui pourrait permettre de trouver des solutions contre les épidémies humaines..
En 2018, le directeur de l'Institut Laue-Langevin annonce un nouveau partenariat entre son institut, son voisin l'ESRF et l'entreprise allemande OHB-System spécialisée dans le domaine spatial. Les capacités de ces centres de recherche en matière de caractérisation des matériaux permettront à ce secteur de pointe de faire de grands progrès techniques..
Formation En lien avec le synchrotron voisin, une formation annuelle est dispensée par l'université Grenoble-Alpes et l'Institut polytechnique de Grenoble aux étudiants, post-doctorants et scientifiques internationaux dans le domaine des neutrons, du rayonnement synchrotron ainsi qu'en physique de la matière condensée. Portant le nom d'HerculesSite internet de l'école Hercule, acronyme anglais de , cette formation théorique et pratique d'une durée d'un mois existe depuis 1991 et reçoit 80 étudiants formés par pour comprendre et utiliser ces instruments très sophistiqués..
Programmes de modernisation L'institut lance en 2000 un programme de modernisation de ses équipements et détecteurs appelé Programme Millenium. Dans un premier temps entre 2001 et 2008, six nouveaux instruments scientifiques sont installés et huit autres sont modernisés ill.eu, First phase (2001 - 2008) 'M0'. Dans un second temps entre 2008 et 2016, quatre nouveaux instruments sont installés et quatre autres modernisés ill.eu, Second phase (2009 - 2016) 'M1'. L'ensemble de ces deux phases représente un budget de 75 millions d'euros et a permis une augmentation moyenne de l'efficacité des instruments d'un facteur 25The ILL 20/20 Endurance Brochure (2015 onwards) . En 2016, afin de maintenir le meilleur niveau de recherche mondial et d'offrir de nouvelles possibilités dans les domaines du magnétisme, de la science des matériaux, de la matière molle, de la biologie et de la physique des particules (spectroscopie gamma, neutrons ultra-froids, ...), l'institut lance un nouveau plan de modernisation dénommé Endurance. Il doit s'achever en 2023 ill.eu, The Endurance Programme..
Réacteur à Haut Flux (RHF) thumb|Prise d'eau sur le Drac de l'ILL, de l'ESRF et du laboratoire CNRS des champs magnétiques intenses
Il exploite un réacteur de recherche, le Réacteur à Haut Flux (RHF, INB 67) d'une puissance de , modéré à l'eau lourde, utilisé pour produire des faisceaux de neutrons. C'est la source de neutrons continue la plus intense du monde et c'est donc un instrument scientifique de tout premier ordre pour la communauté internationale.
Les neutrons permettent de sonder la matière avec un grand pouvoir de pénétration mais non destructif. Ils sont sensibles à la gravitation, au champ magnétique et interagissent directement avec le noyau des atomes et leur spin. Contrairement aux rayons X, ils sont particulièrement sensibles à des atomes légers comme l’hydrogène, or ce dernier joue un rôle essentiel dans les mécanismes biologiques, les pratiques, les batteries, etc.
Une quarantaine d'instruments scientifiques sont placés tout autour du cœur du réacteur, permettant des applications allant de la physique fondamentale à la biologie en passant par la cristallographie la chimie ou la science des matériaux.
vignette|Hall du réacteur.
L'Institut Laue-Langevin est un institut de service : son rôle premier est de fournir du temps de faisceau de neutrons aux scientifiques utilisateurs, de passage pour leurs expériences. Ceux-ci obtiennent ce temps de faisceau, la mise à disposition du matériel adéquat, et l'expertise des scientifiques et techniciens sur place, après acceptation de leur proposition d'expérience par un comité d'experts scientifiques. Une expérience sur deux environ étant retenue.
Plus de 90 % des expériences sont réalisées par des chercheurs venant d'un institut, centre de recherche ou université de l'un des pays finançant l'institut. La sélection des expériences est effectuées sur la base de la qualité des propositions par un comité international. La part de la France est d'environ un tiers.
Les scientifiques de l'ILL ont un triple rôle. Service aux utilisateurs, de la préparation de l'expérience au traitement de ses données, développement permanent des instruments et équipements scientifiques, recherche pour leur propre compte. Ils ont également une double compétence dans leur domaine d'expertise (magnétisme, physique des particules, biologie) et en neutronique.
Après la fermeture du réacteur français Orphée à Saclay en 2019, l'ILL est devenu la seule source de neutrons pour la recherche fondamentale située en France..
Conformément à la réglementation l'ILL publie chaque année un rapport TSN, "Transparence et Sécurité Nucléaire"Page dédiée au rapport "Transparence et Sécurité Nucléaire" sur le site de l'Institut Laue-Langevin.. Ce rapport inclut l'ensemble des incidents déclarés sur l'installation, classés de 0 à 7 sur l'échelle INES. Dernier incident de niveau 1 en date : le , un élément combustible usé est resté bloqué dans sa hotte de manutention lors de son transfert dans la piscine., occasionnant une déclaration d'incident nucléaire de niveau 1 sur l'échelle INES.
Résultats et applications des recherches
Physique des particules En physique des particules, le neutron peut servir soit de sonde, soit être lui-même le sujet d’étude.