L’UE soutient l’étude sur l'augmentation de la luminosité du LHC

L’énergie de collision et la luminosité nominales du LHC sont déjà très respectables, et font de la machine l'un des instruments scientifiques les plus complexes jamais construits. Toutefois, pour étendre encore son potentiel de découverte, le LHC devra faire peau neuve vers 2020. La nouvelle version permettra d’accroître la luminosité moyenne par rapport à la luminosité nominale d'un facteur 5 à 10. Quinze institutions dans le monde, ainsi que l’UE, apportent leur soutien à la phase initiale de conception du projet via le programme HiLumi LHC, dont le lancement sera annoncé lors d’une réunion qui se tiendra du 16 au 18 novembre.

L'équipe du CERN qui a construit et testé avec succès le Short Magnet Coil - un petit aimant de 40 cm de long capable de produire un champ magnétique de 12,5 T.

L’amélioration du LHC demandera environ 10 ans de conception, de construction et de mise en œuvre. La nouvelle configuration de la machine est connue sous le nom de HL-LHC, qui signifie « LHC haute luminosité ». Le programme baptisé « HiLumi LHC » est un programme de l’Union européenne qui vise à soutenir une partie de la phase de conception de cette machine. « À strictement parler, le HL-LHC est une nouvelle façon d’exploiter le LHC, explique Lucio Rossi, chef adjoint du département Technologie (TE) et coordinateur du projet HL-LHC. L’amélioration inclura de nouveaux éléments essentiels qui permettront d’accroître la luminosité intégrée du LHC peut-être jusqu’à un facteur 10, ce qui nous amènerait à l’objectif de 3000 fb^-1 (par point de collision) fixé par ATLAS et CMS. Cette amélioration majeure initiale servira aussi à préparer la machine en vue d’améliorations techniques ultérieures, qui pourraient lui permettre d'atteindre une énergie plus élevée. »

Dans le cadre du programme HiLumi LHC du 7^e programme-cadre, le KEK, laboratoire japonais, et le  LARP, réseau de laboratoires des États-Unis, sont partenaires pour l'étude de conception, de même que quatorze institutions européennes. « Nous avons établi une collaboration dans laquelle tous les partenaires participent au même niveau. Alors que nous construisions le LHC, les équipes du LARP et du KEK développaient de nouvelles technologies pour les aimants de la prochaine génération. Leurs activités de recherche et développement seront essentielles au succès du HL-LHC », souligne Lucio Rossi.

La quadripôle de 1 m de long développé par la collaboration US-LARP. Durant de récents tests, le quadripôle a atteint avec succès un champ magnétique de 13 T.

Le HL-LHC reposera sur un certain nombre de technologies innovantes (voir encadré), qui représentent des défis exceptionnels. Parmi celles-ci, des aimants supraconducteurs de 13 teslas, des cavités supraconductrices très compactes et ultra-précises pour la rotation des faisceaux, et des liaisons supraconductrices de grande puissance de 300 m de long, avec une dissipation d’énergie pratiquement nulle. « Toutes ces technologies nouvelles impliquent de nouvelles études, mais les partenaires du projet ont le savoir-faire nécessaire pour les développer avec succès, précise Lucio Rossi. Lors de la réunion, nous coordonnerons les travaux de façon à accroître les synergies entre les différents laboratoires participant au projet. Nous allons faire le point sur ce qui a été fait jusqu'à présent, voir l'état de la technique dans différents domaines et définir les prochaines étapes. »

Le projet HiLumi LHC a reçu la note maximum (15/15) de la Commission européenne, et a bénéficié de la totalité du financement demandé. « La participation des laboratoires non européens LARP et KEK facilitera la mise en œuvre de la phase de construction en tant que projet mondial. Le modèle de gouvernance proposé a été adapté en conséquence et préparera le terrain en vue de l’organisation d’autres infrastructures de recherche mondiales », conclut Lucio Rossi.

par CERN Bulletin