20 Juin 2018  |  Éditorial
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 06/2018

Éditorial (6-7/2018)

Le LHC va passer à la vitesse supérieure
La cérémonie officielle marquant le début des travaux de transformation du «Grand collisionneur de hadrons» (LHC) en «Grand collisionneur de hadrons à haute luminosité» (HL-LHC) s’est déroulée au CERN le 15 juin dernier. Pourquoi cette nouvelle dénomination ? Parce que la luminosité est un indicateur important de la performance d’un accélérateur. Elle est proportionnelle au nombre de collisions qui se produisent dans un temps donné. Ainsi, le HL-LHC créera, par exemple, jusqu’à 15 millions de bosons de Higgs chaque année, contre 1,2 millions produits par le LHC en 2011 et 2012.
Initiée en 2011, cette opération est une procédure complexe, qui sera réalisée pendant le long arrêt prévu en 2019-2020. De nombreux équipements, dont certains particulièrement innovants, sont actuellement en développement. Des aimants quadripolaires d’avant-garde, de 12 teslas – contre 8 teslas pour ceux du LHC –, construits à partir d’un composé supraconducteur de niobium et d’étain, équiperont 1,2 km de l’anneau souterrain, de part et d’autre des expériences ATLAS et CMS. Chacun de ces détecteurs sera encadré par douze de ces aimants, qui permettront de focaliser encore davantage le faisceau afin d’augmenter la probabilité des collisions.
Des cavités radiofréquence supraconductrices de nouvelle génération seront installées pour orienter les paquets de particules, de manière à élargir la zone où ceux-ci se rencontrent. Des lignes électriques supraconductrices en diborure de magnésium relieront, à une température de 20 K, les convertisseurs de puissance à l’accélérateur. Elles transporteront des courants d’intensités allant jusqu’à 100’000 ampères.
Deux nouvelles galeries de service de 300 m de long, destinés à abriter des équipements particulièrement sensibles aux radiations, seront creusées à côté des cavernes des expériences ATLAS et CMS. D’autres installations, pour la cryogénie notamment, seront déplacées dans ces galeries. Deux nouveaux puits d’une centaine de mètres de profondeur permettront d’y accéder depuis la surface.
Une amélioration majeure interviendra en 2020 avec la mise en service d’un nouvel accélérateur linéaire, le Linac 4, qui portera les ions d’hydrogène négatifs (constitués d’un atome d’hydrogène et de deux électrons) à une énergie de 160 MeV, avant de les transmettre à l’injecteur du synchrotron, qui formera la source des faisceaux de protons du HL-LHC.
Élément essentiel de la stratégie à moyen terme du CERN, ce projet, réaliste du point de vue technique, a été qualifié de première priorité dans le cadre de la stratégie européenne pour la physique des particules. Il permettra, à partir de 2025, d’augmenter d’un facteur dix la vitesse des collisions entre protons, et donc les chances, pour les physiciens, d’obtenir des mesures beaucoup plus précises des particules fondamentales, et surtout d’étudier des phénomènes nouveaux de la physique de l’infiniment petit.
 
par Michel Giannoni


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