Le cœur de toute expérience LHC (Large Hadron Collider (Le LHC (Large Hadron Collider, « Grand Collisionneur Hadronique ») est le prochain grand accélérateur de...)) n’est ni un détecteur (Un détecteur est un moyen technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de...) à pixels, ni un localisateur de vertex, mais un tube à faisceau. C’est le lieu de chaque collision (On appelle collision le choc entre deux objets.) et la frontière (Une frontière ou les lignes (qc et ang.) sont des mots qui désignent la ligne imaginaire qui sépare deux États...) entre l’accélérateur et l’expérience. Le mardi 10 juin, après 15 ans d’une conception et d’une fabrication complexes, le tube à faisceau a été installé dans l’expérience CMS (Solénoïde Compact pour Muons).


Les modules de compensation ont été les dernières pièces assemblées dans la caverne du point 5 (Cessy). «Ils agissent comme des soufflets pour nous permettre de compenser les variations de longueur (La longueur d’un objet représente la distance entre deux de ses extrémités, les plus éloignées possibles. Lorsque...) lorsque nous réchauffons ou refroidissons le tube à faisceau. Ce sont les tous derniers éléments. L’installation du tube à faisceau, commencée l’année dernière, est aujourd’hui terminée», a expliqué Wolfram Zeuner, Coordinateur technique adjoint de CMS.

Le tube à faisceau n’est ni trop fragile, ni trop épais. Il répond parfaitement aux besoins contradictoires de la machine et du détecteur. «Pour la machine, plus c’est épais, mieux c’est, car en cas de fissure, c’est tout le LHC qui serait stoppé», explique Patrick Lepeule, l’ingénieur en charge de la conception et de l’installation du tube. «L’énergie du faisceau est telle que l’instabilité du vide (Le vide est avant tout un concept philosophique. Il désigne l'absence de matière.) est un vrai problème», poursuit-il. En outre, un tube plus solide permet également une plus grande conductivité électrique (La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à laisser les charges électriques se déplacer librement,...).

Le détecteur, lui, a des priorités différentes: «Pour CMS, le système idéal serait une paroi transparente que les particules pourraient traverser sans interaction. Dans l’absolu, il ne doit rien y avoir au point d’interaction, ni matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont...), ni support! Nous avons dû travailler en gardant toutes ces particularités à l’esprit pour finalement aboutir à un compromis», a déclaré Patrick. Les concepteurs du tube de faisceau de CMS ont également dû relever un défi supplémentaire: créer un tube permettant l’ouverture totale du détecteur.


Le compromis trouvé est un tube complexe, fait de sections à l’épaisseur variable et aux matériaux différents. Le tube est incroyablement fin sur deux mètres de chaque côté du point d’interaction et reste étanche au vide. Épais de 0,8 mm, il pèse moins de 1,5 kg et se compose de béryllium, un métal au numéro atomique (Le numéro atomique (Z) est le terme employé en chimie et en physique pour représenter le nombre de protons du noyau...) peu élevé. Au-delà, on trouve des sections plus solides en acier (L'acier est un alliage à base de fer additionné d'un faible pourcentage de carbone (de 0,008 à environ 2,14 % en...) inoxydable, s’étirant sur 18 mètres et plus larges aux extrémités. L’acier inoxydable peut être soudé et assemblé et il permet également un alignement précis.

Heureux de voir son projet prendre vie, Patrick a fait l’éloge de l’équipe d’installation: «Rien n’aurait été possible sans la disponibilité et le professionnalisme de toute l’équipe».

«On a tous connu quelques nuits blanches, a ajouté Wolfram, mais la construction d’un tube à faisceau est un art autant qu’une science, et cela en valait donc la peine. C’est une réussite commune».

Construire un tube à faisceau peut paraître simple; en fait, il s’agit d’un équipement d’une extraordinaire précision, qui prend place au cœur d’une machine tout aussi extraordinaire.