En ce début d’été, les équipes qui développent les aimants pour le futur LHC à haute luminosité ont le moral au beau fixe. Le 16 juin dernier, un modèle d’aimant dipôle supraconducteur à 11 Teslas fabriqué au CERN a atteint des performances inédites, dépassant celles obtenues avec ses prédécesseurs. Le modèle testé dans un cryostat spécial du hall SM18  a dépassé 11 Teslas d’intensité de champ magnétique après seulement six transitions résistives (ou « quenchs »), une montée en intensité rapide comparée à celles obtenues avec les modèles précédents. De surcroît, une intensité de champ magnétique de 12 Teslas (correspondant à un courant de 12 800 ampères circulant dans la bobine) a été atteinte, une performance dépassant également celle des autres modèles. « C’est une excellente nouvelle pour le projet LHC à haute luminosité, souligne Frédéric Savary, responsable de ces essais au sein du département Technologie. Ces résultats couronnent le savoir-faire du CERN en matière de fabrication d’aimants supraconducteurs  à hauts champs. »

Inscrit dans le plan à moyen terme du Laboratoire, le projet LHC à haute luminosité vise à augmenter le nombre de collisions du LHC d’un facteur 5 à 10 pour atteindre une luminosité de 250 fb^-1 par an après 2025. Pour y parvenir, 1,2 km de l’actuel accélérateur seront remplacés par de nouveaux équipements. Une condition pour fonctionner à une telle luminosité est d’augmenter le nombre de collimateurs du LHC, équipements qui protègent la machine des particules qui s’éloignent du faisceau. Mais installer plus de collimateurs dans la boucle équivaut à réduire la place pour les aimants. C’est pourquoi des aimants dipôles actuels seront remplacés par des paires d’aimants plus courts, mais plus puissants. Dans le LHC à haute luminosité, deux nouveaux aimants dipôles de 5,5 mètres de long (soit 11 mètres) devront incurver la trajectoire avec la même efficacité qu’un aimant actuel de 15 mètres de long. Ces aimants doivent générer par conséquent un champ magnétique de 11 Teslas contre 8 Teslas pour les aimants actuels.

Les nouveaux aimants dipôles supraconducteurs, dont le conducteur est formé d’un composé intermétallique de niobium et d’étain (Nb₃Sn) sont développés dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire américain Fermilab et le CERN. Quatre modèles à simple ouverture ont déjà été construits de part et d’autre de l’Atlantique. Ils ont atteint les 11 Teslas requis, mais après de nombreuses transitions résistives. Les performances du nouveau modèle ont donc été accueillies avec enthousiasme par les équipes qui travaillent depuis presque 5 ans sur ce projet.

Le développement est loin d’être terminé pour autant. Ces modèles sont plus courts que les aimants définitifs : ils mesurent 2 mètres au lieu de 5,5 mètres. Ils ne présentent de surcroît qu’une seule ouverture, c’est à dire un seul dipôle produisant un champ qui ne pourrait guider qu’un seul faisceau. L’aimant final sera doté de deux dipôles, donc deux ouvertures pour les deux tubes de faisceau, placés dans un même cryostat, comme les aimants actuels du LHC.