Le LHC bientôt mis en service

Le LHC est le plus grand accélérateur de particules au monde. Après trois ans de fonctionnement, il a été mis hors service mi-février 2013 dans le cadre de travaux de révision planifiés. Son anneau génèrera à nouveau des protons à partir de mars 2015. Les composants supraconducteurs de l’accélérateur ont déjà été refroidis à la température de 1,9 K. Mais avant que le LHC puisse être remis en service, des tests complexes doivent être effectués. Chaque dipôle supraconducteur peut stocker jusqu’à 1 GJ d’énergie. C’est pourquoi ces éléments sont équipés d’un système de protection très élaboré qui détecte le passage de l’état supraconducteur à l’état normal (appelé état quench) et veille à ce que l’énergie stockée soit évacuée de manière sûre. Le fonctionnement du LHC repose sur 1232 dipôles supraconducteurs dont le champ peut atteindre 8,33 T pour une température de fonctionnement de 1,9 K. A cela s’ajoutent 500 quadripôles supraconducteurs refroidis à une température de 4,2 K ou 1,9 K. Afin de corriger l’ensemble des paramètres de faisceau, on utilise de nombreux autres aimants supraconducteurs et non supraconducteurs, ce qui porte le nombre total d’aimants à plus de 10’000.

Une mise en service complexe

La mise en service des bobines supraconductrices est un long processus. Tous les systèmes de protection doivent être testés avant et pendant la montée progressive en intensité. Il faut en principe trois à cinq semaines pour mettre en service un circuit de dipôles. Et au total, plus de 10’000 tests doivent être effectués et analysés par des spécialistes.

Cette année, l’augmentation de l’énergie de collision jusqu’à 13 TeV (soit 6,5 TeV par faisceau) constitue un défi supplémentaire. Il s’agit en effet quasiment de la performance maximale des composants. Avant que les aimants supraconducteurs n’aient atteint ce point, ils passent par plusieurs transitions à l’état quench. Les scientifiques appellent ce phénomène «les transitions d’entrainement». Elles sont causées par le relâchement soudain des contraintes électromécaniques et un échauffement local au-delà de la température de transition. La bobine entière se réchauffe alors et doit donc être de nouveau refroidie. Pour les dipôles du LHC, l’opération peut prendre plusieurs heures. Le Cern a ainsi annoncé début février 2015 que ce processus avait déjà été effectué pour deux secteurs.

Les chercheurs espèrent terminer les travaux préparatoires en vue de la remise en service du LHC aux alentours de fin février 2015, et que les aimants seront opérationnels courant mars.