Les aimants qui dirigent et concentrent les faisceaux juste avant les collisions font partie des joyaux du LHC à haute luminosité (HL-LHC), l’amélioration majeure du LHC. Les premiers exemplaires seront testés sur un banc d’essai unique au CERN, connu sous le nom de chaîne de test des triplets internes (« IT String »). Ce banc d’essai, situé dans un bâtiment en surface, est une réplique exacte des segments de la machine qui seront installés de part et d’autre des expériences ATLAS et CMS.
« L’objectif de ce banc d’essai est de vérifier le comportement collectif de ces aimants, associés à leurs systèmes d’alimentation électrique, de refroidissement cryogénique, de protection et d’alignement innovants, et de tester les procédures d’installation », explique Marta Bajko, responsable du projet IT String.
Après l’impressionnante installation du système d’alimentation en septembre, deux ensembles d’aimants ont récemment été mis en place au terme d’une manœuvre complexe et délicate (regardez la vidéo ci-dessous). Le premier de ces ensembles contient un aimant supraconducteur quadripôle fabriqué au CERN, associé à un aimant de correction. L’aimant quadripôle est l’un des « triplets internes » qui concentrera plus fortement les faisceaux pour accroître la luminosité de l’accélérateur. Il fait partie de la nouvelle génération d’aimants utilisant le supraconducteur niobium-étain, au lieu du niobium-titane des aimants actuels du LHC. Ces nouveaux aimants génèrent des champs magnétiques plus intenses – 11,3 teslas contre 8,6 teslas – afin de focaliser davantage les faisceaux. Ils ont nécessité de nombreuses années de développement, le bobinage et le déploiement du matériau supraconducteur étant particulièrement complexes.
« Développer des aimants générant des champs magnétiques très élevés est l’un des défis majeurs pour les accélérateurs du futur. L’utilisation, pour la première fois, d’aimants quadripôle avec des bobines en niobium-étain dans le HL-LHC est une étape cruciale », précise Susana Izquierdo Bermudez, responsable de la construction des aimants supraconducteurs pour le HL-LHC.
Le cryostat de cet aimant quadripôle contient également un aimant de correction fabriqué dans le cadre d’une collaboration entre les instituts CIEMAT et CDTI en Espagne et le CERN. « Cet aimant de correction est doté d’une structure mécanique innovante. Il doit corriger la trajectoire des faisceaux de particules en générant un champ magnétique pouvant atteindre 4,1 teslas », explique Juan Carlos Perez, ingénieur responsable au CERN.
Le deuxième cryostat installé sur le banc d’essai contient un aimant dipôle appelé aimant de séparation et de recombinaison. Cet aimant dirige les faisceaux de chaque côté des expériences pour les faire entrer en collision, puis les séparer. Fabriqué à base de niobium-titane, comme les aimants dipôles du LHC, il génère un champ de 5,6 teslas. Cet aimant a été fabriqué et testé à l’institut KEK au Japon.
Début 2025, un ensemble de deux aimants quadripôles fabriqués aux États-Unis rejoindra le banc d’essai, qui sera entièrement assemblé avant l’été. Suivront les tests qualité et le refroidissement cryogénique à 1,9 K d’ici à la fin de l’année. L’année 2026 marquera une étape décisive avec la vérification, dans des conditions équivalentes à celles du tunnel, du comportement de l’ensemble du système.
Pour plus d’informations, lisez l’article complet sur le site du projet.