Hugo Marroux (Iramis) est porteur du projet SATTOC (Solution phase attosecond chemistry) de recherche fondamentale visant à mieux comprendre les processus de relaxation électronique de molécules excitées par des rayons X. 

Dans ses recherches, il utilise les impulsions de lumière les plus brèves qui soient, de durée attoseconde (10^-18 s), pour exciter les couches électroniques internes de molécules. Ces flashes de rayons X « mous » lui permettent d'observer, du point de vue d'un seul type d'atome, les états très fugaces d'une molécule ainsi excitée, à l'échelle de la femtoseconde (10^-15 s).

Dans le cadre de SATTOC, il ciblera des molécules en solution, telles que celles injectées au patient en radiothérapie, et étudiera la dynamique des transferts d'électrons et d'énergie au sein des molécules excitées ou vers les molécules voisines. La manipulation par laser des molécules dans ces états instables aura aussi pour objectif de proposer de nouveaux procédés d'optique non linéaire attoseconde, capables de contourner les limites fondamentales de la spectroscopie d'absorption de rayons X. En utilisant par exemple la somme de fréquences, Hugo Marroux cherchera à observer la chiralité locale des molécules, du point de vue d'un seul atome. Pour cela, il s'appuiera sur la plateforme de pointe Attolab du LIDYL (Iramis), ouverte à l'ensemble de la communauté française grâce au PEPR exploratoire LUMA « Valoriser les interactions lumière-matière » que le CEA copilote avec le CNRS.

Timo van Kerkoerle (Joliot) est porteur du projet TDVision (Detailed Cortical Mechanisms of Top-Down Visual Processing) s'attachant à étudier la vision attentive avec un niveau de détails sans précédent.

Il étudie la façon dont le cerveau nous permet de percevoir notre environnement et d'interagir avec lui. « Ce que nous voyons dépend de ce que nous avons à l'esprit. Par exemple, nous pouvons trouver rapidement des tomates dans le rayon des légumes d'un supermarché en recherchant des objets rouges et ronds, explique-t-il. Mais la façon dont notre cerveau encode des représentations mentales abstraites et les utilise pour guider la perception n'est pas bien comprise ».

Pour établir des corrélations entre les états mentaux perçus ou ressentis et des états observables de l'activité des neurones, Timo van Kerkoerle a mis en place au sein du CEA-Joliot une plateforme d'imagerie neuronale profonde, basée sur l'utilisation de la microscopie à trois photons. Complémentaire de l'IRM fonctionnelle, de la magnéto-encéphalographie et de l'électro-encéphalographie, cette technique de pointe, opérationnelle depuis 2021, est la seule capable de visualiser une population locale de neurones presque complète.

TDVision a pour objectif d'étudier chez des modèles animaux les mécanismes neuronaux de la vision attentive, avec un niveau de détails sans précédent.

Ce projet de recherche fondamentale devrait trouver des applications dans les domaines du numérique et de la santé. Il devrait permettre d'améliorer notre compréhension des troubles mentaux où la vision attentive est sélectivement affectée, comme dans la schizophrénie, l'autisme et la dépression et contribuera par ailleurs au développement d'une intelligence artificielle plus autonome (par exemple pour les voitures à conduite autonome).

Anastasiia Zolotarova (Irfu) est porteuse du projet TINY (Two Isotopes for Neutrinoless double beta decaY search) consistant à développer des détecteurs bolométriques à haute résolution pour réaliser une expérience visant à trouver les effets de la nouvelle physique (au-delà du modèle standard de la physique des particules).

Ses travaux de recherche portent sur la double désintégration bêta sans émission de neutrino (0νββ), une décroissance radioactive interdite par le modèle standard de la physique des particules qui, si elle était mise en évidence, conduirait à une nouvelle physique.

Pour tenter de la découvrir, les chercheurs observent la double désintégration bêta et scrutent la composante à haute énergie des 2 électrons émis (par désintégration double bêta) afin de traquer un éventuel excès d'événements caractéristique d'un signal de 0νββ. 

La difficulté expérimentale de ce type de mesure tient à la maîtrise des bruits de fond susceptibles d'être confondus avec un hypothétique signal 0νββ. De plus, l'existence de la décroissance 0νββ devra être démontrée pour 2 isotopes différents. 

Dans ce contexte, TINY ciblera deux « nouveaux » isotopes, ⁹⁶Zr et ¹⁵Nd, dont les propriétés physiques laissent espérer une plus grande sensibilité au processus 0νββ que dans les expériences en cours. Il faut, pour cela, développer de nouvelles technologies permettant d'élaborer des détecteurs bolométriques à haute résolution énergétique et à identification de particules. Ces détecteurs équiperont l'expérience pilote de TINY qui sera installée dans un laboratoire souterrain. Ce démonstrateur à l'échelle de quelques kg permettra de fixer les meilleures limites mondiales de la double désintégration bêta sans émission de neutrino pour 2 isotopes différents.