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648 - Instrumentation en sciences des radiations - De l'imagerie médicale à la recherche de la matière noire

Section 600 - Colloques multisectoriels

  • Mercredi 5 mai 2021

Responsables

Le domaine des sciences des radiations se tourne de plus en plus vers de l’instrumentation capable de mesurer un à un les photons avec une très haute précision temporelle que ce soit pour des fins d’imagerie médicale ou pour l’étude des particules élémentaires tels les neutrinos et la quête de la matière noire. En imagerie médicale, la réduction de la dose de radiation que reçoit un patient tout en améliorant la qualité des images sont les incitatifs qui poussent l’ingénierie de systèmes capables de mesurer le temps de détection de chaque photon avec un précision inégalée de 10 picosecondes. Du côté de la physique des particules subatomiques, ce sont de très faibles signaux issus de réactions spontanées extrêmement rares qui justifient l’instrumentation de grandes surfaces de détecteurs (de 10 à 200 m2) ultra-rapides. Ces domaines sont également liés par la science des scintillateurs qui permet de convertir l’énergie libérée par les désintégrations et les rayonnements ionisants en lumière mesurable.

Le colloque vise à regrouper les communautés de la physique subatomique et de l’imagerie médicale aux expertises complémentaires afin d’aborder l’enjeu scientifique et technique que pose l’atteinte de la résolution de 10 picosecondes dans la détection de photons. À l’image du « Longitude Act » au XVIIIe siècle et du prix Orteig gagné par Charles Lindbergh, la compétition « The 10 ps challenge » fut annoncée en mai 2019, endossée internationalement par plusieurs industriels, sociétés savantes et scientifiques, afin de stimuler les groupes de recherche à relever ce défi. Il s’agit d’un défi qui soulève des enjeux tant sur le plan technologique que fondamental et théorique:

  • Émission ultrarapide de photons visibles : identifier de nouveaux matériaux émetteurs et concevoir des métamatériaux avec un fort coefficient d’absorption du rayonnement ;
  • Photodétection : développer des capteurs ultra-rapides capables de détecter les photons à l’échelle de 10 ps;
  • Estampage temporel : développer une électronique capable de mesurer le temps détection de photons à une résolution de 10 ps;
  • Traitement de l’information : optimiser l’analyse et la transmission des estampes temporelles en répartissant le traitement dans les diverses couches du système;
  • Assemblage et intégration en système.
  • Implications pour l’imagerie et la recherche fondamentale

Le colloque permettra de dresser un portrait de l’instrumentation en science des radiations et des défis qui devront être relevés dans les prochaines années. Le Québec dispose des expertises requises pour relever ce défi, notamment par la forte activité de recherche en imagerie médicale (TEP, TDM, TOD[RoLe1] ) , en physique des particules et en métamatériaux. Nous profiterons de l’occasion pour valoriser les collaborations existantes avec le CERN et ainsi offrir aux étudiantes et aux étudiants une occasion[RoLe2]  pour saisir l’ampleur du domaine par le biais de présentations d’experts et de leurs propres contributions.