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  • Les projets clés des deux prochaines années pour le LHC

    Dec 11, 2018

    Comme tous les objets qui peuplent notre monde, les instruments scientifiques ont une durée de vie limitée, et ils ont parfois besoin d'être rénovés. Mais, si certaines rénovations sont simples, une pause technique du Grand collisionneur de hadrons (LHC) exige la participation de milliers de scientifiques, ingénieurs et techniciens venus de plusieurs pays, des technologies dernier cri, et... une grande clé. En effet, en 2015, après le premier long arrêt du LHC (LS1), l'équipe de coordination du LS1 avait remis une clé aux opérateurs du Centre de contrôle du CERN (CCC). Cette clé ne servait pas à ouvrir une porte ; sa transmission était un geste symbolisant le passage de la responsabilité d'une équipe à l'autre. Les opérateurs ont gardé la clé pendant près de trois ans, pendant lesquels ils ont suivi la performance de la machine 24 heures sur 24. Aujourd'hui, après la fin de l'exploitation fructueuse de la machine, les opérateurs marquent le début du deuxième long arrêt (LS2) en remettant la clé aux coordinateurs du LS2, qui la garderont pendant les deux prochaines années. 

    La première action menée dans le cadre du LS2 consiste à ramener la machine à température ambiante. Le LHC utilise en effet des matériaux supraconducteurs, qui fonctionnent à la température exceptionnelle de −271 °C. Le processus de réchauffement, pour lequel plus de 100 tonnes d'hélium liquide doivent lentement être retirées, demande près de quatre mois. D'importants travaux d'amélioration et d'optimisation pourront ensuite être menés.

    Les équipes travailleront selon un calendrier serré, dans le but d'améliorer la machine à la fois pour l'avenir proche et pour un avenir à plus long terme, avec notamment les préparatifs en vue du projet LHC à haute luminosité (HL-LHC), prévu après 2025. Pour remplir les objectifs du HL-LHC, il faudra fournir au LHC des faisceaux de particules plus intenses, et l'équipe qui travaille sur les injecteurs prévoit plusieurs modifications à cette fin dans les deux prochaines années. L'une de ces modifications est le remplacement du Linac 2, accélérateur linéaire désormais à la retraite, par le Linac 4, son successeur flambant neuf. Alors que le Linac 2 accélérait des protons, le nouveau dispositif accélérera des ions hydrogène (H-), composés d'un proton et de deux électrons, dans une machine de près de 90 mètres de long située à 12 mètres sous terre. 

    Le maillon suivant de la chaîne d'accélération, le Booster du Synchrotron à protons (PSB), débarrassera les ions H- de leurs électrons, ne laissant que les protons. Les ions hydrogène arrivant du Linac 4, chargés négativement, seront attirés par les protons nouvellement obtenus ; le faisceau, qui continuera son voyage vers le LHC, sera par conséquent concentré et plus intense. Afin d'être à même de fonctionner selon ce nouveau schéma, le PSB sera équipé de systèmes d'injection et d'accélération complètement nouveaux, et le Supersynchrotron à protons (SPS), dernier injecteur avant le LHC, aura droit à un nouveau système radiofréquence.

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    Remplacement des aimants dipôles du LHC pendant le LS1 (Image: Anna Pantelia/CERN)

    De nombreuses rénovations vont se dérouler dans le LHC, et les équipes remplaceront notamment plus de 20 aimants. Elles renouvelleront également les ascenseurs qui descendent à 100 m sous terre et donnent accès au tunnel du LHC, installeront des convertisseurs de puissance innovants et des technologies supraconductrices inédites. Les équipes ouvriront les interconnexions entre les dipôles du LHC afin de consolider les diodes utilisées pour permettre au courant de contourner un aimant en cas de hausse de la température. Cette mesure est essentielle pour que la machine puisse atteindre une énergie de faisceau de 7 TeV, l'un des objectifs de l'amélioration en vue du HL-LHC.

    Pendant que, sous terre, les ingénieurs et les techniciens réalisent des travaux de maintenance et de consolidation, à la surface, les physiciens trient la montagne de données enregistrée jusqu'ici. Dans les mois à venir, nous vous ferons part des moments clés de l'arrêt, à la fois pour les accélérateurs et pour les expériences. 


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