LHC: la contribution française à la construction du plus grand accélérateur de particules au monde s'achève

L'assemblage des sections droites courtes au CERN (Image: CERN)

Genève, le 28 mars 2007. Le dernier aimant quadripolaire a été descendu dans le tunnel du plus grand accélérateur de particules au monde, le grand collisionneur de hadrons (LHC, Large Hadron Collider) du CERN1. Cet aimant fait partie d’une série de 392 unités qui garantiront la focalisation des faisceaux tout au long de leur trajectoire dans le tunnel. Sa mise en place marque l’achèvement d’une longue et fructueuse collaboration entre le CERN, le CNRS/IN2P32 et le CEA/DSM3 , dans les domaines de la supraconductivité et de la cryogénie de pointe. Cette collaboration de plus de dix ans s’inscrit dans le cadre de la contribution spéciale  de la France, en tant que pays hôte, à la construction du LHC.

Construit pour répondre aux questions les plus fondamentales de la physique, l’accélérateur du LHC est assemblé au CERN, dans un tunnel de 27 km de circonférence enfoui à 100 mètres sous la frontière franco-suisse. Il est composé de 1700 aimants de grande taille, dont 392 aimants quadripôles, chargés de guider et focaliser les faisceaux et d’une quantité d’aimants de correction. L’installation finale du LHC s’achèvera à la mi-2007, dans l’attente du démarrage, prévu en novembre 2007.

Pour relever les défis technologiques considérables du LHC, le CNRS, le CEA et le CERN ont collaboré étroitement pour la construction de l’accélérateur. Le protocole de collaboration entre ces trois organismes avait été signé le 14 février 1996 en présence du ministre chargé de la Recherche.

La performance des aimants guidant les faisceaux du LHC est assurée par leur fonctionnement à l’état supraconducteur4, qui n’est réalisable que si le système est maintenu à très basse température. Le LHC requiert donc la plus grande infrastructure cryogénique jamais réalisée, dans laquelle le CNRS et le CEA ont conçu et validé avec les équipes du CERN la cryogénie en hélium superfluide à -271°C – soit une température inférieure à celle de l’espace interstellaire.

La France a de plus pris une part capitale dans la réalisation des unités de focalisation, en concevant les quadripôles supraconducteurs principaux du LHC et leur assemblage dans leurs masses froides. Les 392 aimants quadripôles, désormais tous dans le tunnel, garantiront la focalisation des faisceaux, c'est-à-dire la maîtrise de leur dimension millimétrique tout au long de leur trajectoire. Ces aimants sont insérés dans des enceintes à hélium liquide avec des aimants correcteurs ainsi que bien d’autres composants. Cet assemblage complexe, appelé masse froide, est lui-même entouré par un cryostat et un module d’asservissement. Le tout forme ce que l’on appelle une section droite courte.

Le CEA-Dapnia a réalisé les prototypes puis participé au transfert de technologie et au suivi de fabrication industrielle des 392 masses froides des quadripôles en Allemagne. L’Institut de physique nucléaire d’Orsay (CNRS/IN2P3 – Université Paris 11) a participé à l’étude et à la réalisation des cryostats des sections droites courtes, depuis les prototypes jusqu'à l’industrialisation. Sa contribution s'est étendue jusqu'au suivi de fabrication et à l’assemblage de la série au CERN. La première section droite courte, et donc le premier aimant quadripôle, avait été descendue dans le tunnel du LHC en avril 2005.

L’Institut de physique nucléaire d’Orsay a également étudié et étalonné plus de 6000 thermomètres pour mesurer et contrôler au dixième de degré près tous les éléments supraconducteurs du LHC. Le service des basses températures du CEA a participé au suivi de fabrication, à la réception et à l’installation des unités de réfrigération à -271 °C, après avoir mené les études de base initiales. Ce même service avait mis au point la cryogénie du dispositif expérimental Tore Supra à Cadarache, dans le cadre des recherches sur la fusion contrôlée.

La mise en place du dernier aimant quadripôle marque la fin de la collaboration au titre de la contribution spéciale de la France. Les engagements de la France dans la construction du LHC ont été respectés et même substantiellement dépassés. L’aide française au LHC se poursuit actuellement pour la mise en service des équipements. Au delà du LHC, les technologies développées à travers cette collaboration sont transposables à plusieurs grands équipements actuellement à l’étude, en projet ou en construction.

Par ailleurs, des équipes françaises du CEA et du CNRS sont parties prenantes de collaborations en cours sur les expériences qui seront réalisées grâce au LHC.

Contact chercheur 

Alex Mueller, directeur adjoint de l’IN2P3 pour les accélérateurs
Tél : +33 6 87 86 38 60  - mél : mueller@in2p3.fr

Contacts presse 

CERN

James Gillies , Bureau de presse CERN
Tel. +41 22 767 41 01 – mél : James.Gillies@cern.ch

CNRS

Perrine Royole-Degieux, communication LHC (IN2P3)
Tél : +33 4 73 40 54 59 / +33 6 74 11 73 78 – mél : royole@in2p3.fr

Martine Hasler, bureau de presse  CNRS:
Tél : +33 1 44 96 46 35 – mél : martine.hasler@cnrs-dir.fr

CEA

Delphine Kaczmarek, service de presse
Tél : +33 1 64 50 20 97 – mél : delphine.kaczmarek@cea.fr

Note(s)

1. Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le premier centre mondial de recherche en physique des particules. Il a son siège à Genève et a actuellement pour Etats membres l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, la Bulgarie, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, la Grèce, la Hongrie, l'Italie, la Norvège, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République slovaque, la République tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'Inde, Israël, le Japon, la Fédération de Russie, les Etats-Unis d'Amérique, la Turquie, la Commission européenne et l'UNESCO ont le statut d'observateur.

2. Au CNRS, le projet a été réalisé par l’Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), chargé de promouvoir et fédérer les activités de recherche dans les domaines de la physique nucléaire et des hautes énergies, et plus particulièrement par l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay.

3. Au CEA, deux unités de la Direction des sciences de la matière ont été directement impliquées : à Grenoble, le Service des basses températures du Département de recherche fondamentale sur la matière condensée, et à Saclay, le Service des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme du Dapnia, laboratoire de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers.

4. Qui conduit l'électricité sans aucune résistance.

You are here