Installation des deux plus grands aimants jamais construits !

Publié le 30/08/2005 par Rémy Devaureix - Lu 863 fois

De grandes ?tapes ont ?t? franchies dans l'installation des deux plus grands aimants jamais construits pour des exp?riences au CERN (Laboratoire europ?en pour la physique des Particules).

En un point de l'anneau de 27 km du futur Grand collisionneur de hadrons (LHC), on a fait pivoter de 90° l'aimant sol?noïdal de 230 tonnes de l'exp?rience CMS avant de l'ins?rer dans son cryostat (le r?cipient dans lequel l'aimant verra sa temp?rature baisser jusqu'à 4,2 K, soit -269 °C).

De l'autre côt? de l'anneau, dans la cavit? souterraine où se construit le d?tecteur ATLAS, la dernière des huit bobines de 25 m de long de l'aimant toroïdal a ?t? mise en place, terminant ainsi l'assemblage de l'immense "tonneau magn?tique" qui constitue une partie essentielle du d?tecteur.

L'installation de la 8ème et dernière bobine de l'aimant toroïdal d'ATLAS

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC)

Le LHC, en cours de construction, portera à une vitesse proche de celle de la lumière deux faisceaux de particules circulant en sens inverses, qui atteindront un niveau d'?nergie de 7 t?ra?lectronvolts (TeV). Les faisceaux entreront en collision frontale au coeur de quatre grands d?tecteurs de particules – ALICE, ATLAS, CMS et LHCb – situ?s en diff?rents points de l'anneau de l'acc?l?rateur. Les collisions auront lieu au plus haut niveau d'?nergie jamais atteint dans des conditions de laboratoire, et les physiciens sont impatients de d?couvrir ce qu'elles leur r?v?leront. ATLAS et CMS sont les plus grands de ces d?tecteurs, qui nous permettront d'explorer de nouveaux horizons dans le domaine de la matière et de l'?nergie, et nous amèneront à une compr?hension plus intime de l'Univers.

Un gigantesque sol?noïde

Le sol?noïde de CMS, à qui l'on doit le "S" de l'acronyme CMS (Sol?noïde compact pour muons), est une bobine cylindrique supraconductrice: à basse temp?rature, il conduit l'?lectricit? sans aucune r?sistance, ce qui permet de cr?er des champs magn?tiques ?lev?s. Lors de son exploitation, il g?n?rera un champ magn?tique de 4 teslas et emmagasinera une ?nergie de 2,6 gigajoules – un niveau record d'?nergie stock?e dans un aimant qui suffirait pour faire fondre 18 tonnes d'or.

D'un diamètre interne de 6,3 m et d'une longueur de 12,5 m, le sol?noïde a ?t? construit en cinq modules, de 2,5 m et 45 tonnes chacun, afin de permettre le transport depuis le lieu de fabrication, en Italie, jusqu'au CERN, où tous les modules ont ?t? assembl?s pour former la structure d?finitive. Pour des raisons pratiques, il a ?t? plus facile d'assembler le cylindre en position verticale. Au final, il viendra s'int?grer à l'horizontale dans le d?tecteur autour du tube dans lequel les faisceaux de particules du LHC entreront en collision frontale. L'ensemble du sol?noïde a ?t? bascul? de la verticale à l'horizontale, une manoeuvre d?licate qui a dur? au total environ une heure après plusieurs ann?es d'?tudes d?taill?es et de pr?paration.

L'aimant sol?noïdal de 230 tonnes de CMS

Le d?tecteur ATLAS

Le d?tecteur ATLAS, lourd de 7000 tonnes, est plus l?ger que CMS, qui pèse 12 500 tonnes. Il est par contre beaucoup plus grand: avec ses 46 m de long, 25 m de large et 25 m de haut, il sera le d?tecteur le plus volumineux jamais construit pour la physique des hautes ?nergies. La relative l?gèret? d'ATLAS s'explique par la conception de son système magn?tique supraconducteur, qui s'appuie pour une large part sur des aimants toroïdaux sans culasse situ?s dans la partie "tonneau" et dans les "bouchons", qui g?nèrent un champ magn?tique baignant l'int?gralit? du d?tecteur. L'aimant toroïdal de la partie "tonneau" est fait de huit bobines supraconductrices, dont la forme rappelle des rectangles aux angles arrondis. Chacune pèse 100 tonnes et mesure 5 m de large et 25 m de long.

L'assemblage du LHC

Les ?l?ments – les supraconducteurs, les enroulements, leurs caissons, les boucliers thermiques, les supports et les enceintes à vide, provenant d'entreprises et d'ateliers d'instituts du monde entier – ont ?t? assembl?s dans leurs cryostats et test?s au CERN pendant ces quatre dernières ann?es. En octobre 2004, la première bobine du tonneau a ?t? descendue au bas d'un puits de 18 m de diamètre dans la cavit? où s'opère l'assemblage d'ATLAS, à 100 m de profondeur. La huitième et dernière bobine a maintenant ?t? install?e à sa place d?finitive, au sommet de la structure principale d'ATLAS. Le tonneau sera ferm? de part et d'autre par les deux aimants toroïdaux des "bouchons" qui devraient être install?s en 2006.

Le LHC s'appuie lui-même largement sur des aimants supraconducteurs. Il comprend environ 1800 systèmes magn?tiques supraconducteurs qui guideront les deux faisceaux de particules en sens oppos?s dans l'anneau de 27 km. Le premier des 1232 aimants dipolaires qui orienteront les particules a ?t? descendu dans le tunnel le 7 mars de cette ann?e. A ce jour, c'est un total de plus de 80 systèmes magn?tiques qui ont ?t? install?s, et la machine tient toujours son calendrier pour d?marrer en 2007.

Source et illustrations: CERN (communiqu? de presse)