Plasma de quarks et gluons : il s'agit de la recherche et de l'étude d'un possible nouvel état de la matière, qui aurait existé dans la première microseconde après le "big bang", et que l'on tente de recréer en laboratoire, grâce à des collisions d'ions lourds ultra-relativistes. Cet état précède celui de la matière plus ordinaire, que nous connaissons aujourd'hui, et est caractérisé par l'absence de structures (ou états) liées. Les propriétés de ce plasma doivent être comprises, car elles dictent le mécanisme qui a conduit à sa condensation en matière "ordinaire". Les équipes du laboratoire participent aux deux grandes expériences en cours, aux Etats-Unis (à Brookhaven) : STAR et PHENIX ; et préparent activement notre contribution et participation à la future expérience ALICE au Cern.
Théorie : les activités concernent l'étude et la modélisation théoriques des phénomènes relatifs au plasma de quarks et de gluons, sa formation, son évolution et les signatures que les expérimentateurs cherchent à mesurer. Plus généralement, des recherches relatives à la structure hadronique (les états liés par interaction forte) et nucléaire sont poursuivies, tant sur la problématique des transitions de phase que sur de la dynamique des réactions. Un aspect particulier des travaux est l'application à la modélisation des gerbes atmosphériques induites par les rayons cosmiques de très haute énergie.
Astroparticules : ce thème constitue une nouvelle activité expérimentale du laboratoire, dont l'objet est la recherche de rayons cosmiques de très haute énergie, par une technique originale de détection du champ radio-électrique de la gerbe atmosphérique.
Détecteurs : le développement de détecteurs, toujours plus performants, est une demande constante des expériences de physique. Ceci a conduit au développement de concepts novateurs, tels que Micromegas (sur une idée de G. Charpak), et SUBATECH y prend une part très active. Ces détecteurs ont des applications dans les domaines biologiques et médicaux qui sont très prometteuses. Ces travaux sont menés en partenariat étroit avec le milieu industriel.
Transmutation : les compétences du laboratoire ont naturellement été appliquées aux recherches reliées à la transmutation des déchets nucléaires, dans le cadre du premier axe de la loi de 1991 (loi Bataille). Notre implication porte plus particulièrement sur la problématique des réacteurs hybrides, couplés à un accélérateur. Les études concernent la cible de production des neutrons requis, et les mécanismes de spallation qui en sont la source.
Radiochimie : cette thématique comporte deux volets, la recherche et la prestation de service. L'activité de recherche est centrée sur les études relatives aux processus mis en jeu lors du stockage des déchets issus du cycle électronucléaire, et pouvant conduire à la migration des radio-éléments, tant via une trop grande mobilité chimique que via des vecteurs biologiques. Notre thématique centrale concerne ici le « champ proche », c'est-à-dire les toutes premières barrières de confinement.
Les activités de radiochimie de SUBATECH comportent aussi un volet radio-médical, en appui au CHU de Nantes, sur la production de noyaux émetteurs alpha pour la recherche en alpha-immunothérapie. De même, les études concernant la radiolyse alpha (effet des rayonnements alpha sur la matière) sont en croissance, car le futur cyclotron de Nantes sera quasiment le seul instrument, en France et en Europe, qui délivrera les faisceaux requis.
L'autre volet de la radiochimie à SUBATECH concerne les activités de service (groupe SMART), dont l'objectif est de répondre aux demandes de la société civile pour effectuer toute analyse de radioactivité dans l'environnement.
Les priorités thématiques pour la période 2003-2006 ont été retenues à partir d'une analyse atouts-attraits détaillée. Ces priorités se classent de la façon suivante : 

Maintien du positionnement fort
Plasma de quarks et de gluons, axe central de la recherche en physique, avec pour objectif à moyen terme de "récolter" l'investissement fait, en tenant les engagements techniques pris et en se recentrant graduellement sur la "physique" des expériences (simulations, analyses).
Théorie, en visant à bien focaliser l'activité et sa visibilité, et en restant positionné sur les thématiques décrites plus haut.

Priorités de développement :
Détecteurs, où l'on vise à fortement développer l'activité et sa valorisation. Un objectif possible est de mettre en place une structure recherche-valorisation du type de celle déjà existante en radiochimie (recherche-SMART), avec une composante chercheurs et une composante support technique. Un exemple, déjà identifié, de synergie pourrait concerner la détection gamma, en couplant une chambre de type Micromegas à divers types de détection (aujourd'hui la chambre à Xénon Liquide semble particulièrement attirante).

Transmutation, avec le renforcement de l'activité MEGAPIE; cette activité concerne les études menées dans un cadre européen sur une cible à spallation, auprès de l'accélérateur du PSI, en Suisse. Ce renforcement vise à compléter les actions de conception de cible par des activités de simulations. Ce programme sera poursuivi dans le cadre du 6e PCRD, et au sein de collaborations européennes : la collaboration Myrrha (réacteur hybride, en Belgique) et le programme européen EUROTRANS.

Radiochimie, avec la poursuite du développement de la recherche et du "service" (SMART) en radiochimie, de leurs synergies (métrologie). Cette thématique est une spécificité forte du laboratoire, qui est confirmée par la présente étude stratégique. Les thèmes de l'activité "Recherche" sont corroborés : qualité des stockages, radiolyse, collaboration avec le milieu médical, en particulier par le Conseil Scientifique de l'Unité, qui s'est réuni en octobre 2003.

L'analyse stratégique décrite ci-dessus a également conduit un soutien fort vis-à-vis du projet de cyclotron nantais et des activités spécifiques qu'il ouvrira en radiochimie, comme en particulier la radiolyse alpha sur des matériaux vivants ou inertes, mais aussi pour ce qui concerne les collaborations avec le milieu médical nantais, en particulier sur l'alpha-immunothérapie. Cette orientation stratégique a reçu un clair aval des tutelles du laboratoire et a décision du Comité Interministériel d'Aménagement du Territoire (CIAT) de décembre 2003 a entériné le démarrage du projet.

Avec cette seconde version du projet d'un cyclotron à Nantes, l'unité mixte participera à un quadruple objectif :

la recherche en médecine nucléaire (alpha-immunothérapie),

la production, en collaboration avec un industriel, de radio-isotopes médicaux,

la recherche en radiochimie, et plus particulièrement en radiolyse sous rayonnement alpha,

et enfin la formation et l'enseignement en physique et chimie nucléaire.

Nouvelles activités
Astroparticules, dont le programme a pour objectif de définir la faisabilité à terme de l'activité envisagée. Cette activité a fait l'objet en 2003, comme prévu initialement, des évaluations scientifiques traditionnelles (CNRS/IN2P3, UMR), et a reçu un signal clair pour poursuivre. Il s'agit aujourd'hui d'une activité intégrée dans le laboratoire, et s'appuyant sur des crédits spécifiques.

Double Chooz est une expérience qui a pour objectif la mesure des oscillations de neutrinos, mais pour laquelle Subatech veut se spécialiser sur la caractérisation du fonctionnement et du combustible d'un cœur nucléaire à partir du spectre énergétique des neutrinos émis.

CYCLOTRON