LHC deuxième génération: la haute luminosité à mi-chemin
Publié par Adrien le 25/10/2018 à 08:00
Source: Corinne Pralavorio - Copyright CERN
Le LHC à haute luminosité est à mi-parcours. Voilà huit ans que ce projet de LHC de deuxième génération a été lancé, et sa mise en service est prévue dans huit ans, en 2026. Du 15 au 18 octobre derniers, les instituts contribuant à ce futur accélérateur étaient réunis au CERN pour faire le point (Graphie) sur l'avancement des travaux alors que le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) passe de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) des prototypes à celle de la production de série pour de nombreux équipements.


Un nouvel absorbeur de faisceau destiné aux zones où les faisceaux sont injectés depuis le SPS vers le LHC a été assemblé et testé cet été. C'est l'un des développement présenté à la réunion annuelle du LHC à haute luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) (Image: Julien Ordan)

La réunion annuelle est l'occasion de réaliser un tour d'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie,...) du projet. Et tour d'horizon est le terme approprié car, comme l'a rappelé Lucio Rossi, le chef de projet (Un chef de projet, en informatique est la personne chargée de contrôler le bon déroulement du développement d'un logiciel informatique. Par extension, le terme chef de projet s'applique dans...), " le LHC à haute luminosité est un projet mondial, qui, depuis le début, est réalisé par une collaboration internationale ". En plus des États membres et des États membres associés, treize pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas...) participent à l'effort. De nouveaux accords de contribution ont été signés tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) dernièrement, avec le Japon et la Chine, et un accord avec le Canada a été annoncé en juin dernier. Les représentants des États collaborant au projet ont présenté leurs contributions au cours de la séance plénière. Quelque 1 000 personnes travaillent sur le projet.

Les travaux de génie civil (Le Génie civil représente l'ensemble des techniques concernant les constructions civiles. Les ingénieurs civils s’occupent de la conception, de la réalisation, de l’exploitation et de la...) ont bien progressé depuis leur démarrage au 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,...) dernier : 30 mètres ont été creusés au point 1 et 25 mètres au point 5. L'excavation des deux puits de 80 mètres devrait s'achever début 2019.

Côté accélérateur, l'un des projets phare est la réalisation d'une centaine d'aimants de onze sortes. Une partie de ces aimants, notamment les principaux, est formée du nouveau type de supraconducteur, le niobium-étain, particulièrement ardu à mettre en oeuvre. La phase des prototypes courts touche à sa fin pour les aimants quadripôles qui remplaceront les triplets du LHC et qui focaliseront très fortement les faisceaux avant la 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.). Les aimants quadripôles longs (7,15 mètres) sont réalisés au CERN, tandis que ceux de 4,2 mètres sont développés aux États-Unis dans le cadre de la collaboration américaine LHC AUP (LHC Accelerator Upgrade Project). Plusieurs prototypes courts ont atteint les intensités requises de part et d'autre de l'Atlantique. Deux prototypes longs (4,2 mètres), ont été réalisés aux États-Unis, le deuxième étant en cours d'essai. Au CERN, l'assemblage du premier prototype de 7,15 mètres de long a débuté.

Les aimants dipôles des zones d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.), qui dévient les faisceaux avant et après le point de collision, sont développés au Japon et en Italie. Un modèle court a été testé avec succès à l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) japonais KEK tandis qu'un deuxième est en cours d'essai. L'INFN, en Italie, assemble un modèle court. Enfin, le développement des aimants correcteurs, au CERN, en Espagne (Ciemat), en Italie (INFN) et en Chine (IHEP) progresse avec plusieurs prototypes testés. Une ligne de test sera installée en 2022 dans le hall SM18 afin d'évaluer une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) d'aimants de la région d'interaction.


Certains des participants à la réunion annuelle de la collaboration du LHC à haute luminosité lors de la première journée du symposium, le 15 octobre dernier. (Image: Maximilien Brice/Rachel Lavy/Julien Ordan/CERN)

L'un des grands succès en 2018 est l'installation d'un banc d'essai dans le SPS, avec son unité cryogénique autonome, accueillant deux cavités-crabe de type DQW (Double-Quarter Wave), l'une des deux architectures retenues pour ces équipements inédits. Les deux cavités ont fait pivoter des paquets de protons dès le démarrage des essais, en mai dernier, une première mondiale. La construction des cavités DQW va se poursuivre tandis que la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de...) architecture (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.), nommée RFD (radiofrequency dipole), est en développement aux États-Unis. La réalisation de ces équipements novateurs est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi de l'ovaire forme le péricarpe du fruit et l'ovule...) d'un effort international associant l'Allemagne, le Royaume-Uni, les États-Unis et le Canada.

De nombreux autres développements ont été présentés lors du symposium : de nouveaux collimateurs ont été testés dans le LHC ; un absorbeur de faisceau destiné aux zones d'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) depuis le SPS a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) d'essais l'été dernier et sera installé durant le deuxième long arrêt technique ; un démonstrateur d'un lien supraconducteur à base de diborure de magnésium est en cours de validation ; des études ont été menées pour contrôler et modifier l'alignement à distance de tous les équipements de la région d'interaction, etc.

Au cours de ces quatre journées, pas moins de 180 présentations ont permis de faire le point sur la large palette de technologies pour le LHC à haute luminosité et au-delà.
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