Surveiller les mouvements souterrains
Le 16 septembre 2015, à 22:54:33 (UTC), un tremblement de terre d’une magnitude de 8,3 s’est produit au large du Chili. À 11 650 km de là, au CERN, un instrument d’une nouvelle génération, l’inclinomètre laser de précision (Precision Laser Inclinometer – PLI) a enregistré le phénomène. Le PLI, actuellement testé par une équipe du JINR, du CERN et d'ATLAS, est conçu pour mesurer les mouvements de structures souterraines et de détecteurs.
L’inclinomètre laser de précision pendant l'assemblage. Cet instrument s'est montré très précis dans la mesure des mouvements des structures souterraines au CERN.
L’inclinomètre laser de précision est un instrument extrêmement sensible, capable de mesurer les oscillations angulaires du sol dans une gamme de fréquences allant de 0,001 à 1 Hz avec une précision de 10-10 rad/Hz1/2. Il est actuellement installé dans l’un des anciens tunnels de transfert des ISR (TT1), construit en 1970, mais sa place définitive pourrait être la caverne d’ATLAS, où il mesurerait et suivrait les petits mouvements des structures souterraines, susceptibles de modifier le positionnement précis de cet immense détecteur.
Cet instrument, proposé initialement par J. Budagov et M. Lyablin et leurs collègues de l'Institut unifié de recherche nucléaire (JINR), est actuellement développé et testé au CERN par une équipe conjointe du JINR et du CERN, en collaboration avec l’équipe de J.-C. Gayde, de la section Métrologie des grandes dimensions du CERN (EN-MEF-SU), et avec Beniamino Di Girolamo, ancien coordinateur technique d’ATLAS. L’instrument développé par l’équipe du JINR est un détecteur d’oscillations du sol d’un type nouveau, qui peut enregistrer avec précision tout mouvement angulaire de la surface de la Terre dû à l’activité sismique. Le signal des mouvements angulaires induits par le tremblement de terre au Chili enregistré par le PLI apparaît en µrad dans le graphique ci-dessous, où l’axe des abscisses représente le temps universel coordonné. L’amplitude maximale du signal correspond à une variation d’angle de 40 µrad, les mouvements micro-sismiques habituels de la terre étant d'environ 0,1 µrad, et elle correspond à la superposition des ondes sismiques se déplaçant à travers la Terre à celles se déplaçant à sa surface.
Le tremblement de terre qui a touché le Chili le 16 septembre à 22 h 54 UTC (temps universel coordonné) a été enregistré 15 minutes plus tard par le PLI, nouvel instrument de précision conçu pour suivre tous les mouvements du sol.Pour confirmer les mesures de cet instrument, les équipes d’ATLAS ont comparé les données du PLI avec le sismographe du tremblement de terre enregistré par un sismomètre situé au Chili, qui a été transmis par le Groupement des établissements de recherches en sismologie (IRIS). En comparant les deux graphes, les experts ont aussi pu évaluer le temps d’arrivée du signal, qui est lié aux différentes vitesses de propagation des ondes sismiques de surface et de volume. Le signal est arrivé au CERN après environ 15 minutes pour les ondes de volume, et après environ 60 minutes pour les ondes de surface ; cela correspond aux gammes de vitesses des ondes prévues par la littérature.
| Le tunnel du LHC a aussi senti les ondes sismiques La circonférence du tunnel du LHC a oscillé de 0,2 mm au passage des ondes sismiques produites par le séisme chilien. Les signaux ont été enregistrés sur les faisceaux pendant environ 1 heure (graphique de gauche). Plus tard ce même jour, les opérateurs ont également enregistré un plus petit séisme, également du Chili (graphique de droite).
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