Après avoir été chercher nos billets pour la visite du LHCb à 17h30, nous avons été voir la salle de contrôle, le centre de contrôle plutôt !
Je n'ai pas de photo mais en voici une tirée du site du LHC :
Il y a une sorte de salle de réunion avec écran plasma qui surplombe la salle principale où vous retrouvez 4 ensembles d'écrans et d'ordinateurs en forme de rond. Chaque cercle de contrôle a son propre rôle. Vous en avez un pour le contrôle de l'accélérateur PS (la plus petite boucle), un deuxième pour l'accélérateur SPS, un troisième pour le LHC et le quatrième pour toute la partie technique / cryogénie / énergie etc...
Nous avons rencontré M. Vuimin (je ne suis pas sûr de l'orthographe) avec qui nous avons parlé du but principal du LHC dans un premier temps qui sera la recherche du boson de Higgs. Nous avons compris grâce à lui que c'est un travail de très longue haleine, car l'événement quantique qui permet la création du boson est très très rare et il faudra des années de prises de données et traitement de données pour espérer le détecter ! En effet, la théorie, en plus de prédire ce boson, prédit aussi la façon dont il se désintègre, et malheureusement il y a plusieurs modèles de désintégration dont certains quasiment indétectables parmi la monstrueuse quantité de données générées !
Cependant, ils ont plusieurs cordes à leur arc, dont spécifiquement 2 dont nous avons parlé avec M. Vuimin :
- le LHC est en liaison avec le monde (scientifique) entier grâce à un sous réseau d'internet "spécial science" à très haut débit appelé la GRID ou Grille en français qui permet de répartir cette colossale montagne de données entre tous les centres de recherche mondiaux lancés dans la recherche du Higgs (ou d'autres expériences).
- le Trigger, qui est le nom donné à un système de pré-traitement des données, est un système permettant de séparer "à la source" les paquets de données inutile, de faire le tri entre ce qui est susceptible de contenir les données recherchées ou pas. Ainsi, les données sont plus légères pour le post traitement et l'analyse.
Après cette très intéressante entrevue, nous sommes tombés en "rade" d'objectifs... alors nous avons décidé malgré les mauvais échos à propos de l'affluence au site d'ATLAS d'aller quand même prendre la température du lieu ! Mais soudain, alors que nous étions en chemin, nous avons aperçu sur le bord de la route un site presque délaissé par la foule ! J'ai alors décidé d'aller voir de plus près de quoi il s'agissait ! Et j'ai alors rencontré devant l'entrée du site un gars de la "sécu" qui m’a vraiment fait comprendre que c'était à ne louper sous aucun prétexte ! Sachant que jusqu'à présent le personnel de la sécurité nous avait donné l'impression de n'en avoir rien a secouer, j'ai été surpris ! Alors nous avons décidé d'y aller et nous avons eu la meilleure idée de la journée et je remercie encore cet agent s’il me lit !
Nous sommes arrivés dans un grand hangar dans lequel a été réalisé le test de conformité des 1232 tronçons de 15 mètres du "tuyau" de l'accélérateur.
Chaque tronçon vaut 1 million de francs suisse soit environ 500 000 euros !
C'est dans ce hangar où seulement une quinzaine de personnes étaient présentes que nous avons appris le plus de chose !
Vous pouvez voir ici un des 1232 dipôles vu par la tranche. La quasi-totalité de ce que vous voyez là est en inox. Parce que l'inox est un métal qui ne conduit pas le courant.
Les deux trous masqués par du papier d'alu sont les deux trous de passage pour les faisceaux de protons ou d'ions où règne un vide quasi parfait. Il faut savoir qu'il y a deux faisceaux qui sont accélérés, un dans un sens, un dans l'autre, puis par le truchement d'un commutateur magnétique, les deux faisceaux sont regroupés dans le même axe pour provoquer les collisions. La densité des paquets de particules est contrôlée afin de gérer à la demande la quantité de collisions voulue à l'endroit de l'expérience. Par exemple, le LHCb désire avoir 20 fois moins de collisions qu'ATLAS.
Autour de ces deux trous principaux vous retrouvez un cylindre "plein" qui correspond à ceci :
La grosse partie "pleine" en inox est le feuillard de contrôle du champ magnétique pour éviter les courants de Foucault.
Autour des deux tubes à vide vous pouvez voir une partie assez rose, ce sont les deux pôles du dipôle, deux grandes bobines en alliage (dont j'ai oublié le nom titane-berylium ou quelque chose comme çà) qui font 15 mètres de long et qui couvrent donc toute la longueur du tronçon, ce dipôle est dédié au guidage du flux de protons de l'accélérateur.
Vous avez en plus des quadripôles, sextupôles, octopôles pour réduire la taille du faisceau et favoriser les collisions. Il faut savoir que selon l'expérience, les chercheurs souhaitent avoir plus ou moins de collisions donc il est important de maîtriser la densité des paquets de protons qui tournent 11000 fois par seconde dans l'accélérateur. Les longs dipôles guident le flux en rond alors que les autres corrigent son aspect. Il peut y avoir jusqu'à 5 milliards de protons par paquet et on espère que peu d'entre eux s'échapperont du confinement magnétique car en tapant les parois, du rayonnement nucléaire est émis, dangereux pour les techniciens mais on ignore encore l'importance des émissions et surtout leur persistance dans le temps.
Revenons à la photo générale :
Autour de ce que je viens de partiellement détailler vous pouvez observer la cavité où va circuler l'hélium liquide (c'est de l'hélium 2 exactement).
L'hélium va permettre de refroidir l'ensemble à 0,5K soit presque le 0 absolu ! De plus, il faut savoir que passé une certaine température, l'hélium devient super fluide ! C'est à dire qu'à environ -270° l'hélium prend la forme d'un "5ème état" de la matière, il devient plus fluide que du fluide, il est capable par capillarité de s'introduire dans toutes les porosités et interstices de la cavité. Il prend aussi une nouvelle capacité qui est d'absorber le moindre dégagement de chaleur à la vitesse de l'éclair et même d'aller à la recherche de cette chaleur. En bref, l'hélium super fluide devient le meilleur liquide de refroidissement que l'on connaisse !
Vous pouvez voir aussi plusieurs tubes avec des méplas d'environ 15mm de large (j'ai toujours pas le nom de l'alliage supra conducteur) qui font circuler le courant électrique jusqu'aux dipôles et autres systèmes des tronçons. CE courant est très puissant puisqu'il va engendrer un champ magnétique de 8,3 teslas, soit environ 16 000 fois le champ magnétique terrestre. Ce courant électrique est très intense : plusieurs milliers d'ampère !
Pour contenir autant de puissance, les scientifiques utilisent une propriété assez récente de la matière : la supra conductivité. Pour cela il faut refroidir à l'extrême les matériaux, ce qui justifie l'utilisation de l'hélium (Il faut savoir que le CERN a emmagasiné la plus grosse réserve d'hélium au monde et par conséquent absorbé la production mondiale pendant plusieurs mois. Heureusement, le circuit de refroidissement est fermé et les pertes sont très faibles).
La supra conductivité permet d'avoir des aimants presque parfaits et une circulation de la puissance électrique sans échauffement.
Le reste des ouvertures et tuyaux est là pour la circulation de l'hélium super fluide.
Il faut savoir que descendre autant d'inox à la limite du 0 absolu prend plusieurs mois ! Et il faut savoir aussi que lorsqu'un matériau change de température, la plupart du temps il se contracte !! Dans le cas du LHC, cela correspond à une contraction de 4,5cm par tronçon soit 55 m au total !
On ne le voit pas très bien, mais toutes les connexions sont montées sur soufflet ! Tout est "élastique" !
Un des problèmes majeurs, c'est la gestion des puissances complètement démentes que le LHC met en œuvre !
Vous pouvez voir ici le système qui permet de faire passer 13000 ampères (je crois - à vérifier) de 20° à 0,5K.
On rentre avec une fiche grosse comme l’avant bras et on ressort avec un méplat de 15mm sur 1,5mm… Merci la supra conductivité !
Ca marche toujours avec de l'hélium, mais gazeux ici. Vous pouvez remarquer les stries, sorte de « radiateur » qui permet dans un premier temps de faire passer le conducteur en cuivre à -200° environ, puis dans un second temps proche du 0 absolu. Le système fonctionne de gauche à droite. Gauche 20° - 20cm carré, droite -273° - 30mm carré même puissance
Vous pouvez voir ici le système dans son « habitat naturel »
Gros câble à l'entrée, petit méplat rikiki à la sortie ! Ce que vous avez vu sur la photo précédente était une coupe. Là, on voit le système entier avec le circuit d'hélium autour.
Après nous être gavés d'infos, nous avons glissé sur différents ateliers, dont l’un qui expliquait l'effet des courants de Foucault (une hantise pour le LHC) avec un aimant lâché au milieu d'un tube en alu, un autre avec un technicien très compétent pour l'explication des différentes familles d'aimants, et enfin la démo de la supraconductivité avec des aimants en lévitation. Mais là on est passés vite (nous, on est pas des amateurs ) mais pas trop vite quand même parce qu'il manipulait de l'hélium liquide et s'amusait aussi à tremper des ballons remplit d'air dedans... çà croustille !!
En sortant de là, nous avions toutes les connaissances pour comprendre la suite et la descente dans le tunnel et dans la grotte du LHCb ! Magnifique n'est-ce pas !
Et dire que des gens sont aller voir le gros tuyau de l'accélérateur dans le tunnel sans savoir en détail le fonctionnement interne ! Inutile non ?
Bref, voici l'intérieur du hangar qui surplombe l'expérience LHCb. Pour vous donner une idée :
Sur l'image de droite vous pouvez voir au fond, les portes bleues qui donnent accès à l'ascenseur du personnel pour descendre dans la cavité du LHCb et de l'ancienne expérience DELPHI.
Nous avons pu voir avec précision DELPHI :
Nous avons pu voir avec précision DELPHI :
Et finalement la grotte du LHCb, avec entre les deux un mur de béton de plusieurs mètres pour isoler tout ça !
Vous pouvez voir sur la première photo, dans le fond, la colonne de descente pour le matériel, 10 m de diamètre, 104 m de profondeur. On respire très bien au fond, je vous assure !
Alors je n'ai pas grand chose à dire sur cette partie, à part des généralités comme par exemple le fait qu'ils ont descendu par ce trou le plus gros élément du LHC, avec seulement 50cm de chaque coté et que tout ça à été assemblé au millimètre près. Etc. etc.
Vous pouvez voir dans les deux photos de droite, l'empilement successif du trajectographe, d'un imageur cherenkov, qui permet l'identification des particules, puis encore derrière, d'un calorimètre qui mesure l'énergie des particules.
Je n'ai qu'une photo vraiment intéressante, c'est celle ci. Elle montre le gros dipôle qui permet de faire dévier les particules chargés à la sortie de la collision afin de déterminer leur charge, masse, etc.
En fait, derrière ce gros dipôle vous avez un énorme feuillard (c'est ce fameux feuillard qui était le plus gros bloc descendu par la colonne technique) qui permet de capter les particules, en particulier leur position et leur énergie, et figurez vous que cette partie du capteur à une résolution incroyablement grande, chaque capteur unique fait environ 4cm carré ! C'est vraiment gros, mais apparemment suffisant à ce stade du capteur ! Il faut savoir que même si çà paraît gros, au total çà fait beaucoup de petits carrés ! Vous ne pouvez pas imaginer le nombre de fils, de câbles et de tuyaux qu'on a croisé ce jour là ! Démentiel !
Ce feuillard est un trajectographe, il détermine la trajectoire des particules après la déviation.
Le contraste entre ce gros capteur et le petit capteur juste au début de la gerbe résultant de la collision (avant le gros dipôle) est que la résolution est totalement différente, la résolution dans le capteur de proximité est de l'ordre de 20 nanomètres. La taille des transistors dans les processeurs actuels de nos ordinateurs environ. Et d'ailleurs, le capteur ressemble à s'y méprendre à un gros processeur ! Ce capteur est un détecteur de vertex, c'est à dire les points de collision et de désintégration des particules. C'est un genre d'appareil photo en gros...
LHCb, parce que b comme béta, le LHCb étudie les particules avec la lettre b. B comme beauté ou beauty en anglais... Ca concerne le quark b. On fait de l'étude de la violation de CP.
Ces particules ont une durée de vie tellement éphémère qu'on ne cherche pas à les observer directement, on observe le résultat de leur désintégration ! Et suivant les modèles de désintégration décrits par le modèle standard, on en déduit quelle particule s'est formée.
Après avoir visité l'expérience du LHCb, nous avons eu la chance de pouvoir se greffer sur le dernier groupe qui descendait dans le tunnel ! Sans ticket ! Ouiiiii
C'est en attendant que le groupe précédent remonte que nous avons rencontré M. Bernard Corajod, le pompier du P8 ! Ancien technicien, 21 ans de boutique, il a monté DELPHI, expérimenté DELPHI, démonté DELPHI, remonté LHCb. C'est l'un des responsables du LHCb. D'après lui, le CERN ne l'a pas viré parce que il en connaît trop, il sait d'ou vient et à quoi sert n'importe quel tuyau ou bout de fil au LHCb ! Précieux, c'est évident !
Après être descendu avec nos casques plein de cheveux des 300 utilisateurs précédents, voici la vue plongeante, ah non, l'inverse, d'un trou, dont l'utilité m'est restée mystérieuse jusqu'à ce que Oswald me MP et me dise que d'après lui c'est sans doute un trou de descente pour des éléments de l'ancien DELPHI et de cryogénie du LHC :
(le petit rectangle orange, c'est la surface)
Encore des tuyaux, toujours des tuyaux, j'ai voulu emmener un pote qui a la phobie des tuyaux, çà aurait été une mauvaise idée en fait !
Et enfin, une partie du tunnel :
L'énorme tuyau qui arrive par le haut sur la droite de l'image c'est l'admission d'hélium !
Nous avons parcouru environ 200 m le long de l'accélérateur. Mais dans une partie extrêmement intéressante puisqu'elle regroupe une jonction avec le SPS, un dispositif qui permet de rassembler les deux faisceaux dans un même axe pour la collision, une partie linéaire, sans dipôle de guidage, juste avant d'entrer dans l'expérience etc.
Il faut savoir que le LHC c'est 3 anneaux et un accélérateur linéaire qui fournit le contenu des faisceaux !
Il y a le PS, le SPS et le LHC. Tous communiquent, et chacun apporte son lot d'accélération. L'accélérateur linéaire lui est beaucoup plus petit et muni de canon à proton, ou autre.
Un grand défi à été de réaliser la jonction entre le SPS et le LHC, car les angles d'incidence à des vitesses relativistes c'est pas facile à gérer il parait !
Ensuite, j'ai été surpris des voir des zones sans le gros tube bleu ! En fait, il s'agit de la partie linéaire (donc pas besoin de guidage) juste avant d'entrer dans le LHCb. Cette partie est à température ambiante mais le vide parfait est toujours maintenu dans le tube qui contient le faisceau évidement !
Le faisceau est ici comprimé (il passe d'environ 1mm carré à quelques nanomètres carrés) et modifié pour satisfaire les besoins de l'expérience.
Je n'ai vraiment pas grand chose à dire car la visite à été faite au pas de course (il était 19h30) dans des conditions d'audition pas terribles. Mais j'aurais eu le temps j'aurais harcelé de questions notre guide car sur 200 m, il y en a beaucoup plus à dire que ce qu'on a eu droit en 30 minutes... dommage...
Enfin, je vais vous parler d'une expérience annexe située juste a coté du LHCb. C'est l'expérience CAST qui recherche une nouvelle particule hypothétique : « l'axion ». Comme la lessive, parce que c'est sensé être un constituant important de la matière noire… noir, blanc, lessive... bref...
J'ai trouvé géniale la façon dont ils ont construit l'expérience : ils ont récupéré le prototype du tronçon type du LHC pour en faire un télescope !!!! Ensuite, ils sont allés chercher un vieux télescope à rayon X, sorti d'un vieux satellite jamais lancé et le tour est joué, un petit peu de mécano, on se branche sur le circuit cryogénique du LHC et hop on a un télescope à axion !
Alors personnellement, j'ai pas compris grand chose, mais l'axion serait une particule issue de la violation de la symétrie CP dans l'annihilation anti-matière / matière. Il pourrait faire partie du défaut de symétrie qui explique que la matière à gagner sur l'anti-matière lors du Big Bang.
Et ces particules sont sensées être massives et neutres comme le neutrino, et produites dans le soleil par exemple. Lorsque j'ai essayé de comprendre l'analogie évidente avec le neutrino en leur posant la question, je n'ai pas réussi à obtenir une explication satisfaisante...
En tout cas ils espèrent capter l'axion grâce aux champs magnétiques extrêmes générés dans le tuyau prototype du LHC. Car d'après eux, cette particule devrait se transformer en photon X lors de son passage dans le dipôle. D'où l'idée de mettre des télescopes à rayon X à chaque bout du tronçon.
En tout cas ce qui est curieux c'est de s'entendre dire qu'un télescope solaire peut être visité par là alors que lorsqu'on entre dans le hangar de l'expérience, on ne voit aucun trou pour laisser passer la lumière, çà fait une drôle d'impression
Sachant que chaque tronçon du LHC fait à lui seul 35 tonnes, ils ne pouvaient pas suivre le soleil jusqu'au zénith et plus donc ils n'observent que dans deux créneaux de 1h30 au lever et au coucher du soleil.
A suivre donc puisqu'ils ont eu le crédit de la communauté internationale pour poser leur expérience au LHC ! D'ailleurs c'est une équipe de 80 personnes au total qui travaillent sur cette expérience !
Voilà pour cette fantastique visite, riche en émotions et en informations !
J'ai sans aucun doute commit des abus de langage, fait des fautes d'orthographes et oublié des choses alors donnez moi vos corrections par MP, merci d'avance !
Merci à Oswald, ses corrections ont été intégrées.
Et à Stardust pour l'orthographe !
