European Coordination for Accelerator Research and Development - Définition

Introduction

EuCARD (European Coordination for Accelerator Research and Development), pour « Coordination Européenne pour la Recherche et le Développement d'Accélérateurs », est un projet cofinancé par le 7ème Programme Cadre de Recherche et Développement de la Commission Européenne (FP7). Commencé le 1er avril 2009 et coordonné par le CERN, il inclut 37 partenaires couvrant l’Europe entière.

Concept

Agissant tels des microscopes géants, les accélérateurs de particules nous offrent une perception unique des constituants de la nature (la matière, les forces, l’énergie). Avec le LHC, pour « Large Collisionneur de Hadrons », récréant les conditions qui prévalaient quelques instants après le « Big Bang », la physique des particules et la cosmologie sont à l’aube d’une nouvelle ère de découvertes. En outre, de nombreux accélérateurs contribuent à l’imagerie médicale, au traitement du cancer, à la biologie, à la science des matériaux et aux applications industrielles.

Avec un tel corps de disciplines scientifiques et techniques reposant sur la technologie des accélérateurs, le Groupe de Stratégie Européenne pour la Physique des Particules a sélectionné des domaines communs de Recherche et Développement Accélérateurs prioritaires, comme les aimants à haut champs, la supraconductivité et les collisionneurs linéaires. Dans la continuité du projet CARE, les partenaires du projet EuCARD ont mis en commun leur expertise afin de faire progresser la physique des particules en Europe et pour renouveler ses infrastructures d’accélérateurs.

Réseaux et accès transnationaux

Les accélérateurs sont des instruments complexes et de grande dimension. En mèlant les compétences de nombreux experts, cette complexité pourra être maîtrisée graduellement. Les réseaux EuCARD pour la science et la communication offrent une plate-forme sur laquelle les scientifiques et ingénieurs de différentes disciplines peuvent échanger leur expérience, confronter leurs résultats, tester de nouvelles idées et organiser leurs collaborations. Les réseaux se concentreront sur les équipements pour la physique des neutrinos, la performance des accélérateurs et collisionneurs, et les technologies hyperfréquence, en plus de la diffusion et la vulgarisation des connaissances.

Dans le même esprit d’échange, deux nouveaux équipements, MICE, un anneau de stockage de muons, et HighRadMat, un banc de test utilisant un faisceau pulsé de particules, sont ouverts à d’autres communautés scientifiques et techniques, dans le cadre des accès transnationaux soutenus par l’Union européenne.

Recherche et Développement

Les fondements scientifiques des accélérateurs résident dans leur capacité à guider, focaliser et accélérer, ou plus exactement fournir de l’énergie, aux particules élémentaires. Sur ces bases, leur niveau de performance maximale est réglé par une variété de paramètres de moindre importance. Les paramètres fondamentaux sont limités par les technologies existantes à ce jour, et dont le dépassement alimente une activité mondiale de recherche et développement.

Le guidage et la focalisation de faisceaux de particules de haute énergie exige des aimants avec des champs magnétiques élevés qui ne sont réalisables qu’avec des câbles supraconducteurs. Le matériau supraconducteur actuellement utilisé est limité à 10 Tesla. EuCARD testera l’adéquation d’un matériau nouveau, le Nb3Sn, qui pourrait amener le champ vers 13 à 15 Tesla, et même jusqu’à 20 Tesla grâce à des inserts utilisant des supraconducteurs de Haute Température. Ce nouveau matériau supraconducteur est fragile et sa mise en œuvre dans des aimants d’accélérateurs de nouvelle génération présente un réel défi technologique.

L’intensité et la puissance des faisceaux de particules croissant, les collimateurs sur lesquels repose la protection des équipements accélérateurs, doivent gagner en efficacité et en robustesse. EuCARD concevra et construira des prototypes utilisant une variété des matériaux afin de remplir ces nouvelles exigences.

Il est généralement admis que le prochain accélérateur pour la physique des particules sera un collisionneur linéaire électrons-positons. Ce principe permet de réduire la perte d’énergie inhérente à la courbure des trajectoires des particules chargées dans les collisionneurs circulaires. Néanmoins, des questions comme l’accélération et la stabilisation des faisceaux doivent être approfondies autant pour la technologie d’accélération supraconductrice que pour un principe original d’accélération à deux faisceaux dans des structures conductrices. EuCARD contribuera à cette recherche grâce à la synergie permise par la mise en réseau des experts du monde entier.

Eucard devra aussi asseoir de nouveaux concepts accélérateurs ouvrant de nouvelles possibilités pour une large gamme d’accélérateurs.