ATLAS : derniers mètres pour le calorimètre
Vendredi 4 novembre, le calorimètre de la partie tonneau d'ATLAS a été déplacé de son point d'assemblage, sur le côté de la caverne d'ATLAS, au centre du système d'aimants toroïdaux. Le détecteur a finalement été aligné, au millimètre près, le mercredi 9 novembre.
Le calorimètre tonneau, qui va absorber et mesurer les énergies des photons, électrons et hadrons au centre du détecteur ATLAS, mesure 8,6 mètres de diamètre, 6,8 mètres de long et pèse plus de 1600 tonnes. Il est composé de deux sous-détecteurs cylindriques concentriques. La partie interne comprend des enceintes sous pression en aluminium contenant le calorimètre électromagnétique à argon liquide et l'aimant solénoïdal. La partie externe est un assemblage de 64 secteurs du calorimètre hadronique à tuiles.
Assemblé à 18 mètres de son emplacement définitif, le calorimètre tonneau a été déplacé sur des rails qui ont permis d'amener ces imposants éléments du détecteur jusqu'au centre de l'aimant toroïdal d'ATLAS.
Les détecteurs ont été déplacés à l'aide d'un mécanisme comprenant un groupe générateur de pression hydraulique, un tableau synoptique de vannes et les conduites correspondantes, des capteurs de pression et de mouvement ainsi qu'un système de contrôle par informatique.
Durant tout le déplacement, les détecteurs ont été portés par des coussins d'air. Les frottements ont donc été largement réduits, de sorte qu'une force minimale a suffit pour faire glisser le détecteur sur les rails. Des vérins de traction ont permis de déplacer le détecteur horizontalement le long du rail, tandis que des vérins de calage ont servi au support final et à l'ajustement de la position verticale.
Le calorimètre a glissé vers le bas, car le plan du LHC n'est pas horizontal, si bien que les deux extrémités d'ATLAS sont dénivelées de 40 centimètres. Une fois en mouvement, le calorimètre tonneau a glissé de lui-même sous l'effet de la gravité. Les vérins de traction ont donc en réalité servi de freins !
L'opération a été contrôlée par ordinateur grâce à un système de surveillance reposant sur un PLC (Programmable Logic Controller), qui lit les données des capteurs, lesquelles sont visualisées par l'opérateur qui peut ainsi contrôler le mouvement du détecteur. Le PLC vérifie également les systèmes de sécurité et possède une fonction d'auto-nivellement qui maintient une hauteur constante pendant les déplacements.
L'opération consistant à faire glisser le calorimètre le long des 18 mètres de rail a duré 12 heures au total et a été réalisée à la vitesse constante de 4 millimètres par seconde. La majeure partie du temps a toutefois été utilisée pour reconnecter chaque fois les vérins de traction à une nouvelle position d'ancrage sur le rail. Des accéléromètres ont également été installés pour enregistrer tout choc éventuel, afin de contrôler qu'aucun choc supérieur à 0,02 g ne se produise.
L'alignement du calorimètre tonneau dans sa position définitive constitue une étape très importante. Ce sont en effet les premiers détecteurs à être placés dans leur position de fonctionnement. Le calorimètre tonneau servira de support au détecteur interne, d'où l'importance de le positionner avec une haute précision. Au terme d'un important travail, une équipe de métrologie du CERN a procédé à un alignement itératif, permettant de confirmer sur huit cibles de métrologie un positionnement final avec une précision inférieure au millimètre.
Toutefois, les mesures ont montré que le sol de la caverne d'ATLAS remonte très légèrement. De nouveaux ajustements sont déjà prévus au cas où ces forces naturelles déplaceraient le calorimètre tonneau par rapport au point d'interaction.
Après cette ultime opération, le calorimètre tonneau a enfin atterri à son emplacement final, après des années de construction dans divers instituts, de long voyages en provenance de pays parfois aussi lointains que le Japon, un assemblage au CERN, et de nombreux tests de laboratoire et sous faisceau.
