Le plus grand aimant supraconducteur du monde mis sous tension

Vue centrale du détecteur ATLAS avec ses huit thoroïdes entourant le calorimètre (Image: CERN)

Genève, le 20 novembre 2006. Le plus grand aimant supraconducteur jamais fabriqué a été mis sous tension ; dès le premier essai, les conditions d'exploitation nominales ont été atteintes. Appelé aimant toroïdal en raison de sa forme, cet aimant crée un champ magnétique puissant pour le détecteur ATLAS. ATLAS est l'un des grands détecteurs de particules en cours de construction qui permettront d'acquérir des données lorsque le Grand collisionneur de hadrons (LHC), nouvel accélérateur de particules du CERN1 sera mis en service en novembre 2007.

Le tonneau de l'aimant toroïdal d'ATLAS est constitué de huit bobines supraconductrices, chacune ayant la forme d'un rectangle aux angles arrondis. Ces bobines, de 5 m de large et de 25 m de long, qui pèsent 100 tonnes, sont toutes alignées avec une précision millimétrique. Associées à d'autres aimants d'ATLAS, elles dévieront la trajectoire des particules chargées produites lors des collisions qui auront lieu dans le LHC et permettra ainsi de caractériser des propriétés importantes. Contrairement à la plupart des détecteurs de particules, le détecteur d'ATLAS n'a pas besoin de comporter de grandes quantités de métal pour contenir le champ magnétique parce que celui-ci est limité dans l'espace toroïdal défini par les bobines. Cette configuration accroît la précision des mesures.

ATLAS, avec ses 46 m de longueur, ses 25 m de largeur et ses 25 m de hauteur, est le détecteur le plus volumineux jamais construit pour la physique des particules. L'expérience ATLAS a notamment pour vocation d'apporter une réponse aux questions suivantes : D'où la matière tire-t-elle sa masse ? De quoi la part invisible de l'Univers (qui représente 96% du total) est-elle faite ? Pourquoi la Nature préfère-t-elle la matière à l'antimatière ? Quelque 1800 chercheurs provenant de 165 universités et laboratoires représentant 35 pays sont actuellement en train de construire le détecteur d'ATLAS et se préparent à l'acquisition de données l'année prochaine.

Le tonneau de l'aimant toroïdal d'ATLAS a été refroidi tout d'abord pendant six semaines en juillet-août ; il a alors atteint la température de - 269°C. Il a ensuite été mis sous tension, par étapes, avec des intensités de plus en plus élevées, pour atteindre, pendant la nuit du 9 novembre, 21 000 A, soit 500 A de plus que le courant nécessaire pour produire le champ magnétique nominal. Ensuite, le courant a été coupé et l'énergie magnétique stockée – représentant 1,1 gigajoule, soit l'équivalent d'environ 10 000 voitures circulant à 70 km/h... – s'est dissipée sans problème, portant la température de la masse froide de l'aimant à - 218°C.

« L'aimant toroïdal d'ATLAS est maintenant prêt pour la physique », estime Herman ten Kate, chef de projet pour le système magnétique d'ATLAS.

L'aimant toroïdal d'ATLAS, financé par la Collaboration ATLAS, est le fruit d'une étroite collaboration entre le CEA Dapnia (France), qui s'est chargé de la conception, l'INFN-LASA (Italie) et le CERN. Les composants, qui sont des contributions en nature d'organismes de financement publics, ont été fournis par des entreprises de différents pays. Les partenaires du projet sont des instituts de France (CEA), d'Italie, d'Allemagne (BMBF), d'Espagne, de Suède, de Suisse, de Russie ainsi que l'Institut unifié de recherche nucléaire (IUNR), organisme international basé à Moscou. L'IUNR a fourni l'essentiel de la main-d'œuvre et de l'outillage pour l'intégration et l'essai final des bobines au CERN, ainsi que l'assemblage du toroïde dans la caverne souterraine.

Note(s)

CERN, the European Organization for Nuclear Research, is the world's leading laboratory for particle physics. It has its headquarters in Geneva. At present, its Member States are Austria, Belgium, Bulgaria, the Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Italy, the Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. Romania is a candidate for accession. Israel is an Associate Member in the pre-stage to Membership. India, Japan, the Russian Federation, the United States of America, Turkey, the European Commission and UNESCO have Observer status.

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