ALICE se prépare

Les structures de support des détecteurs placés à l'intérieur de l'aimant solénoïdal d'ALICE (l'aimant L3) ont été achevées en décembre 2003. Après la mise en service et les essais, qui seront réalisés en 2004, ces structures seront descendues dans la cavité et installées dans l'aimant d'ici le printemps 2005.

A première vue, avec des échafaudages, on pourrait les confondre, mais en les regardant de plus près, on remarque d'étranges caractéristiques : deux d'entre elles sont en acier inoxydable austénitique (amagnétique) et, vues en coupe, elles forment un « H ». Une autre se compose de tubes carrés en aluminium de 8 cm. « Elles », ce sont les structures de support destinées aux détecteurs et services placés à l'intérieur de l'aimant solénoïdal d'ALICE (l'aimant L3), qui ont été achevées en décembre 2003.
« Les physiciens ne veulent pas avoir beaucoup de matériaux près de leurs détecteurs ; il doit y en avoir aussi peu que possible », indique Diego Perini, qui est chargé des structures communes de support d'ALICE. « Nous avons donc eu la tâche très difficile de concevoir des équipements relativement légers mais capables de supporter un poids élevé ».

Les structures de support soutiendront près de 100 tonnes de détecteurs et services à l'intérieur du solénoïde d'ALICE. La structure centrale, appelée « structure spatiale », mesure 8 mètres de diamètre et 7 mètres de long. Réalisée en acier inoxydable austénitique et pesant moins de 13 tonnes, elle supportera 77 tonnes de détecteurs. La petite structure spatiale placée à l'avant des détecteurs est également en acier inoxydable, mais elle ne mesure que 2,5 mètres de long. Conçue pour soutenir 10 tonnes de services, elle devra aussi supporter certaines parties des détecteurs durant leur installation. Avec un poids d'une tonne seulement, la structure arrière en aluminium installée derrière les détecteurs est bien plus légère que les deux autres structures, car elle soutiendra uniquement les 7 tonnes de services placés à l'arrière des détecteurs. Les trois structures seront placées sur douze mètres de rails en acier inoxydable austénitique qui s'étendent d'une extrémité à l'autre du solénoïde d'ALICE.

Cependant, le poids n'était pas le seul problème à résoudre lors de la conception et de la construction des structures de support. Comme elles seront installées à l'intérieur du solénoïde d'ALICE, elles devaient être construites dans des matériaux amagnétiques. Le soudage des structures doit faire l'objet d'un soin particulier, car ce processus altère la structure du matériau et risque donc de créer de petites zones magnétiques. Pour corser la difficulté, les soudures doivent pénétrer dans toute l'épaisseur du profilé, afin d'augmenter au maximum la résistance aux fortes contraintes dues au poids élevé des détecteurs. Malgré les déformations importantes causées par cette technique, il est possible d'obtenir une grande précision pour les structures soudées. En optimisant les procédés de soudage, on peut obtenir une précision de quelques millimètres sur toute la roue de 8 mètres. « On compte plus de 600 soudures principales sur la structure centrale », précise Diego Perini. « Pour obtenir la haute précision nécessaire, nous avons soudé les pièces une par une, en les mesurant par rapport à des points de référence au sol, puis nous avons apporté les corrections dans la soudure suivante. »
Le métal a été extrudé et certaines des structures préfabriquées dans six entreprises de toute l'Europe. Le soudage et l'assemblage final au CERN ont commencé il y a quatre mois environ pour se terminer à Noël 2003. Durant toute l'année 2004, les structures seront testées à l'aide de détecteurs factices avant que les vrais détecteurs ne soient descendus dans la cavité et installés dans le solénoïde d'ALICE au printemps 2005.