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Posté par Adrien le Mardi 13/06/2017 à 00:00
LHC: objectif intensité maximale
Les protons se bousculent dans le Grand collisionneur de hadrons. Depuis le démarrage de l'exploitation pour la physique, le 23 mai, les opératrices et opérateurs du grand accélérateur ont accru l'intensité des faisceaux, injectant de plus en plus de protons pour augmenter le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de collisions.


Simulation de l'évolution des nuages d'électrons tandis que le faisceau traverse la chambre à vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.). (Image: CERN)

Ce sont désormais des " trains " de paquets qui circulent dans la machine. La chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de quatre accélérateurs qui alimente le LHC forme des trains de 288 paquets, contenant chacun environ 100 milliards de protons, avant de les injecter dans la grande boucle. Ils sont alors accélérés à une vitesse (On distingue :) proche de celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) durant une vingtaine de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) avant d'entrer en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) au coeur des expériences. Ces derniers jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...), 600 paquets tournaient dans chaque sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive...). L'objectif est d'obtenir 2500 paquets dans chaque faisceau dans quelques semaines.

Mais pour y parvenir, les spécialistes de la machine doivent d'abord préparer les tubes dans lesquels circulent les protons. Obtenir le vide le plus poussé possible est une condition sine qua non pour faire fonctionner un accélérateur. Les molécules qui subsistent sont autant d'obstacles à la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) des protons. C'est un peu comme si des Formule 1 étaient lancées sur un circuit sur lequel des voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en...) ou des camions (Le camion est un véhicule automobile à roues destiné à transporter des marchandises. Le routier (routière) ou camionneur (camionneuse) a pour profession la conduite d'un camion.) seraient garés. Aussi, avant de démarrer l'accélérateur, les spécialistes du vide pompent l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) des tubes de faisceau, obtenant un vide poussé, proche de celui qui règne à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km....) (10^-10 voire 10^-11 millibars). Ca suffit pour faire circuler quelques centaines de paquets de protons, mais au-delà, ça se gâte.

Malgré le vide très poussé, des molécules résiduelles de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) et des électrons restent piégées sur les parois des tubes. Lorsque les protons circulent, les électrons se détachent des parois sous l'impact de particules égarées ou de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) émis par les faisceaux. Ils sont accélérés par le champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance...) généré par le faisceau et frappent le côté opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés au même niveau, l'un en...) de la paroi. Ils arrachent alors des molécules piégées et libèrent encore plus d'électrons. Si le nombre d'électrons libérés est supérieur au nombre d'électrons incidents, une avalanche d'électrons peut se former, déstabilisant le faisceau. Ce phénomène, connu sous le nom de " nuages d'électrons ", est d'autant plus important que les paquets de protons sont nombreux et rapprochés.

Les opérateurs doivent donc dissiper ces nuages empêcheurs de tourner en rond ( Le mot rond caractérise et par abus de langage désigne un cercle ou une sphère. En argot, un rond c'est un sou. Une affaire rondement menée est une affaire traitée rapidement en ayant passé tous les obstacles...). Pour y parvenir, ils conditionnent les chambres à vide avec le faisceau lui même. Ils font circuler suffisamment de protons à basse énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour libérer le plus possible de molécules de gaz et provoquer une libération massive (Le mot massif peut être employé comme :) de nuages d'électrons. L'expérience a démontré qu'une fois ce traitement réalisé, le taux de libération de molécules de gaz et d'électrons baisse, permettant de graduellement augmenter l'intensité des faisceaux.

L'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) du grand nettoyage de printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant...) a donc sonné pour le LHC. Pendant plusieurs jours, les opératrices et opérateurs vont procéder aux opérations de nettoyage des tubes avec le faisceau. L'exploitation pour la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) fera une pause avant de reprendre de plus belle mi-juin.

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Source: Corinne Pralavorio - Copyright CERN
 
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