De précieux tubes pour le LHC

Des chambres à vide spéciales ont été mises au point pour être installées au centre des expériences du LHC. Constituées de béryllium, elles sont pratiquement « transparentes » aux particules.


L'équipe en charge des chambres à vide en béryllium pose autour des deux premières chambres.

Les deux premières chambres en béryllium destinées au système de vide pour l'expérimentation au LHC ont été livrées au CERN. Le LHC en comportera six au total, qui occuperont 25 mètres de l'anneau de la machine. Elles ne représentent certes qu'une petite fraction des 50 kilomètres de chambres à vide pour le faisceau du LHC, mais elles n'en joueront pas moins un rôle crucial : abriter les faisceaux du LHC dans le secteur central des expériences.

Dans les expériences ALICE, ATLAS et CMS/TOTEM, les faisceaux entreront en collision à l'intérieur même de ces chambres cylindriques, et toutes les particules produites devront passer au travers de leur paroi avant d'être captées par les détecteurs. Les chambres doivent donc absolument être aussi transparentes que possible aux particules.

Le béryllium est le métal idéal pour ces chambres : il est 20 fois plus transparent aux particules que l'acier, 50% plus rigide et n'a que 25% de sa densité. Toutefois, il est très difficile à usiner et doit être manipulé avec soin. De nouvelles technologies ont été développées par l'industrie en Russie et aux Etats-Unis pour satisfaire aux strictes exigences de vide du LHC et aux dimensions sans précédent des expériences. L'usinage et le soudage du béryllium ont notamment dû s'opérer à une échelle et à un degré de précision inconcevable auparavant.

Trois chambres coniques en béryllium, dont la plus grande a un diamètre de 260 mm et dont la longueur totale est de 12 mètres, seront installées pour l'expérience LHCb : une construction tout à fait novatrice dans ce matériau, qui permet de réduire d'un facteur 5 le « bruit de fond » par rapport à une chambre à vide équivalente en aluminium.

Les chambres sont le fruit d'une étroite collaboration entre les équipes des expériences et des ingénieurs du Groupe Vide de AT et du bureau d'études de TS. Au cours des quelques prochains mois, les chambres seront préparées pour leur installation dans les quatre cavités abritant les expériences. A cet effet, une fine pellicule de « getter » servant de pompe à vide sera ajoutée sur leur surface interne. Récemment développée au CERN, cette nouvelle technologie améliore beaucoup le vide de la chambre et remplace avantageusement les pompes à vide plus massives à l'intérieur des détecteurs délicats.