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Genève, le 2 octobre 2001. Tout était prêt pour le futur accélérateur de particules du CERN1, le Grand collisionneur de hadrons (LHC), lorsque la semaine dernière une chaîne d'aimants prototypes a fonctionné pour la première fois avec succès à la pleine valeur du champ magnétique requis pour atteindre la haute énergie des faisceaux de particules du LHC. La chaîne 2, comme on l'appelle, se compose de cinq aimants supraconducteurs avec tous les systèmes de refroidissement, d'alimentation et de sécurité requis. Son bon fonctionnement indique clairement que le Laboratoire est bien parti pour répondre aux exigences techniques rigoureuses du LHC.
Lorsqu'il sera mis en service dans tout juste cinq ans, le LHC constituera la plus grande installation supraconductrice du genre jamais construite dans le monde. La quasi-totalité de ses aimants principaux, environ 2000 au total, baigneront dans de l'hélium liquide à 1,9 kelvin (environ 300 degrés centigrade au-dessous de la température ambiante). Une température aussi basse est nécessaire pour que les aimants restent supraconducteurs ; la maintenir à ce niveau pose toutefois de nombreux défis. La masse froide de chaque aimant est installée dans une enceinte à vide et repose sur des pieds d'un peu plus de 25 centimètres, constitués d'un matériau composite de haute technologie et refroidis activement pour les faire passer de la température ambiante à 1,9 K. Un système de refroidissement actif similaire est utilisé pour les câbles qui contrôlent ces aimants.
Comme son nom l'indique, la chaîne 2 est le deuxième banc d'essai des systèmes du LHC. C'est également le premier à être construit selon la conception définitive du LHC ; une ultime occasion de valider leurs choix de conception s'offre ainsi aux ingénieurs du collisionneur avant l'installation sous terre du nouvel accélérateur. Dans sa configuration actuelle, la chaîne 2 est constituée de trois aimants dipolaires prototypes, de deux quadrupôles et d'une ligne de transport prototype de grandeur réelle pour les fluides cryogéniques qui refroidissent les aimants. Quinze circuits d'alimentation électrique complets, avec les convertisseurs de puissance dans leur configuration définitive et un système numérique de régulation du courant capable de mesurer les courants des aimants au millionième près, complètent la configuration de la chaîne 2.
Le refroidissement a constitué la première étape de la mise en route de la chaîne 2. Il a été effectué avec succès il y a deux semaines. Il a fallu ensuite mettre sous tension le circuit des dipôles. Les aimants supraconducteurs du LHC sont des dispositifs sensibles. Si l'une des parties du câble de leur bobine s'échauffe, cela entraîne ce que l'on appelle une transition – l'aimant cesse d'être supraconducteur et l'énergie stockée à l'intérieur doit être dissipée.
Les essais des systèmes qui détectent les transitions et protègent les aimants représentent une part importante des activités de l'équipe de la chaîne. Ils ont été réalisés ces deux dernières semaines pour le circuit des dipôles. Jeudi dernier, le 27 septembre à 16 h 00, tous les regards étaient tournés vers l'écran affichant la montée du courant des aimants. Tout le monde espérait que le courant atteigne 11 850 ampères, c'est-à-dire l'intensité du champ magnétique pour exploiter le LHC, sans transition. Les résultats ne se sont pas fait attendre. A peine 20 minutes plus tard, le circuit des dipôles fonctionnait correctement.
Un programme complet d'essais de validation des systèmes est à présent en cours, durant lequel le circuit des quadrupôles sera mis sous tension et l'intégralité de la chaîne mise à l'épreuve. Tous les systèmes seront testés dans des conditions d'exploitation normales pendant la montée et la descente du courant dans les aimants et lors de transitions provoquées. Avant la fin de l'année, trois dipôles supplémentaires seront ajoutés, transformant ainsi la chaîne 2 en une cellule complète de l'accélérateur LHC.
Footnote(s)
1. Le CERN, Laboratoire européen pour la physique des particules, a son siège à Genève. Actuellement, ses Etats membres sont les suivants : Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République slovaque, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse. La Fédération de Russie, Israël, le Japon, les Etats-Unis d'Amérique, la Turquie, la Commission des Communautés européennes et l'UNESCO ont le statut d'observateur.