Nouvelles du LS2 : préparer le futur de la physique dans la zone Est

Jan 26, 2021

La zone Est a beau avoir été inaugurée il y a plus de 50 ans, elle peut se prévaloir de la modernité de son équipement. Cette installation, l'une des deux zones du CERN spécialisées dans la physique avec des cibles fixes et les faisceaux d'essai, représentait déjà, dans les années 1960, l'avenir. Au terme d'une rénovation de quatre ans, où elle s'est désormais dotée de matériel dernier cri, elle continue à incarner le futur de la discipline du point de vue de la recherche, de la technologie et de la relation avec l'environnement. 

Enveloppe extérieure, plancher, systèmes de refroidissement, convertisseurs de puissance et, bien sûr, aimants : les travaux de rénovation n'ont rien épargné, sauf peut-être la dalle de fondation. Des travaux d'infrastructure, améliorant grandement les caractéristiques énergétiques de l'installation, ont été menés à bien et contribuent à l'aspect moderne de la zone. Par ailleurs, l'essentiel des travaux du LS2, à savoir la maintenance et l'amélioration des lignes de faisceau reliant les faisceaux de protons du Synchrotron à protons aux nombreuses expériences de la zone, touchent à leur fin.

Les 61 convertisseurs de puissance, ainsi que presque tous les services, y compris câblage, refroidissement et planchers, sont prêts à accueillir les quatre lignes de faisceau où l'on est en train d'installer les aimants dipôles et quadripôles, certains tout neufs, d'autres rénovés. Cette tâche minutieuse devrait être achevée d'ici à avril 2021, donc à temps pour le début de l'exploitation à l'automne. Les nouveaux aimants à culasse en laminé fonctionneront par cycles, uniquement lorsque la machine est en fonctionnement, contrairement aux aimants précédents, dont la consommation en continu était une source de gaspillage d'énergie. Avec les nouveaux convertisseurs de puissance SIRIUS, ils contribueront fortement à réduire la consommation d'énergie dans l'installation.

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Un exemplaire d'aimant dipôle de type MCB - les aimants sont en cours d'installation sur les lignes de faisceau. (Image: CERN)

Les nouvelles lignes de faisceau vont révolutionner le travail de recherche dans la zone Est, qui est consacrée à l'irradiation de matériaux, aux faisceaux d'essai et à la science atmosphérique. Les équipes des expériences IRRAD, CHARM et CLOUD, ainsi que d'autres utilisateurs appartenant à des expériences LHC ou à d'autres collaborations, pourront tirer parti au maximum de faisceaux de particules dont la gamme d'énergie a été élargie pour couvrir une région allant de 0,3 à 15 GeV/c. Ces capacités complètent parfaitement la gamme d'énergies disponible dans la zone Nord, soit 15-400 GeV/c. De plus, les lignes de faisceau secondaires (permettant le transfert de faisceaux de particules telles que muons ou électrons) pourront, pour la première fois, produire des faisceaux purs de ces particules secondaires, amenant une acquisition de données plus précise et de meilleure qualité. Ces améliorations, associées à une meilleure instrumentation reposant sur la technologie de fibre scintillante, ont déjà attiré un certain nombre de nouveaux usagers potentiels, y compris les collaborations de recherche sur les neutrinos, dans la ligne des recommandations de la stratégie européenne pour la physique des particules.

Sébastien Evrard, du département Ingénierie, a dirigé le projet de rénovation. Il est convaincu que les travaux menés dans le hall Est marquent le début d'une nouvelle ère dans les zones d'expérimentation au CERN : « Ces installations sont arrivées au bout de leur première vie, et doivent maintenant passer à leur seconde vie. À cet égard, la zone Est pourrait servir de modèle pour des améliorations futures dans d'autres secteurs, par exemple la zone Nord. Ces gros investissements s'avèrent très fructueux. » Un de ses collègues, Johannes Bernhard, physicien de ligne de faisceau et chef de la section Liaison avec les expériences dans le groupe BE-EA, attend beaucoup du résultat de ces investissements après le début de la collecte de données par la constellation d'expériences concernées, qui ont également beaucoup travaillé à l'amélioration de leur équipement.

Au-delà des collaborations, certains invités du CERN attendent avec impatience que la zone Est 2.0 soit prête, comme le souligne Johannes Bernhard : « Les lauréats du concours "Lignes de faisceau pour les écoles" ont toujours mené leurs expériences sur l'une de nos lignes, avant le LS2. C'est toujours un plaisir de les accueillir au CERN et nous nous réjouissons d'avance de pouvoir les recevoir bientôt ! » 


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