Le CERN a franchi une étape décisive vers le Grand collisionneur de hadrons à haute luminosité (HiLumi LHC) avec le début du refroidissement cryogénique de son installation d’essai grandeur nature à 1,9 kelvin (-271,3 °C). Le banc d’essai de 95 mètres de long reproduit l’équipement de pointe qui transformera progressivement le LHC au cours des prochaines années et est conçu pour valider la nouvelle génération d’aimants de focalisation des faisceaux et leur infrastructure extrêmement complexe. Ces systèmes constituent la pierre angulaire de la modernisation du LHC, dont la mise en service est prévue pour 2030.
L’arrêt prolongé 3 marque la transition vers le LHC HiLumi
Cet été marquera le début du long arrêt 3 (LS3), une période de quatre ans de travaux intensifs au cours de laquelle le LHC sera transformé en HiLumi LHC. L’accélérateur modernisé décuplera les taux de collision, ou luminosité, ce qui augmentera considérablement la quantité de données disponibles pour les physiciens. Ce gain de performance permettra une précision sans précédent dans l’étude du boson de Higgs et d’autres particules fondamentales, tout en ouvrant la voie à l’observation de phénomènes rares et potentiellement révolutionnaires.
Explorer l’inconnu avec une précision sans précédent
on ne saurait trop insister sur l’importance et l’enthousiasme que suscite le LHC à haute luminosité, a déclaré Mark Thomson, directeur général du CERN, car il s’agit du plus grand projet entrepris par le CERN au cours des vingt dernières années. Avec des détecteurs modernisés et des outils d’analyse de données avancés, il nous permettra, pour la première fois, d’étudier comment le boson de Higgs interagit avec lui-même, une mesure qui pourrait nous éclairer sur les premiers instants de l’Univers et sur son avenir possible. Le LHC HiLumi explorera également des territoires totalement inexplorés, où l’inattendu pourrait bien apparaître".
De nouvelles technologies au c½ur de la modernisation
Le LHC HiLumi s’appuie sur un ensemble de technologies de pointe jamais déployées auparavant dans un accélérateur de protons. Il s’agit notamment de cavités crabes supraconductrices qui inclinent les faisceaux de particules pour maximiser les taux de collision, de collimateurs en cristal qui éliminent les particules parasites avec une grande précision et de lignes électriques supraconductrices à haute température conçues pour un fonctionnement efficace de l’aimant.
Au c½ur de la modernisation se trouvent les nouveaux aimants triplets internes, fabriqués à partir d’un composé supraconducteur de niobium-étain (Nb3Sn) capable de générer des champs magnétiques plus puissants que les aimants de niobium-titane utilisés dans le LHC actuel. Installés de part et d’autre des expériences ATLAS et CMS, ces aimants fonctionneront à 1,9 kelvin, soit la même température ultra-basse que le système magnétique actuel du LHC.
Validation de l’intégration avant l’installation souterraine
Pour s’assurer que tous les composants fonctionnent parfaitement ensemble, le CERN a construit une réplique en surface et à l’échelle réelle de l’installation souterraine, connue sous le nom de " chaîne du triplet intérieur ". Cette installation permet aux ingénieurs et aux physiciens de tester l’intégration et la performance collective des nouveaux systèmes dans des conditions d’exploitation réalistes.
alors que chaque système a déjà été testé individuellement, l’Inner Triplet String nous permet de valider leur fonctionnement combiné, explique Oliver Bruning, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN, et nous donne l’occasion d’optimiser les procédures et d’acquérir une expérience opérationnelle avant l’installation dans le tunnel, ce qui garantit un déploiement efficace et sans heurts.
Une collaboration mondiale pour la prochaine ère de la physique des particules
Parallèlement, les expériences ATLAS et CMS font l’objet d’importantes mises à niveau afin d’exploiter pleinement le potentiel scientifique du LHC HiLumi. Ces travaux sont menés en étroite collaboration avec des centaines d’instituts du monde entier. Les améliorations apportées à l’ensemble du complexe d’accélérateurs renforceront encore le rôle de premier plan du CERN dans le domaine de la physique des hautes énergies.
Dirigé par le CERN, le projet HiLumi LHC rassemble près de 50 instituts de plus de 20 pays, principalement en Europe. Outre le financement des États membres et membres associés du CERN, le projet a reçu des contributions spéciales de plusieurs pays européens ainsi que de partenaires internationaux, dont les États-Unis, le Japon, le Canada et la Chine.
Une phase critique en cours
Le refroidissement de la chaîne de test du LHC HiLumi, réalisé à l’aide d’un système sophistiqué de réfrigération et de distribution d’hélium liquide, devrait durer plusieurs semaines. Cette phase représente une étape cruciale dans la préparation du prochain bond en avant de la physique des hautes énergies.
