LHCb célèbre l’achèvement du tube de faisceau

Les membres de la collaboration LHCb, ainsi que les départements AT et TS, se préparent à sabler le champagne à l’occasion de l’achèvement de l’installation et de la mise en service du tube de faisceau de l’expérience LHCb.

Les quatre sections du tube de faisceau de LHCb ont été installées, interconnectées, mises sous vide et étuvées. Trois des tubes coniques sont constitués de béryllium, afin de réduire au minimum le bruit de fond dans l’expérience ; la quatrième section, la plus grande, est en acier inoxydable. La première des sections en béryllium a été installée en août 2006 et constitue une connexion importante à l’enceinte à vide du localisateur de vertex (VELO) (voir Bulletin nº 37/2006).

L’une des tâches les plus délicates était d’installer la section la plus longue (6 m) du tube de faisceau en béryllium à l’intérieur du détecteur RICH2, d’une longueur de 2,4 m, ce qui a été réalisé en janvier 2006. Comme l’explique Delio Ramos, ingénieur du Groupe AT-VAC, « des rails ont été temporairement installés de part et d’autre de RICH2 pour permettre au tube de faisceau de glisser doucement dans le tube intérieur de RICH2, avec un jeu d’à peine 4 cm. Des structures en fil tendu optimisées, conçues pour le support du tube de faisceau, ont été installées et alignées précisément avec la ligne de faisceau avant l’installation du fragile tube de faisceau, afin d’éviter tout mouvement inutile et de limiter les risques de dommage. »

En février, la section en acier inoxydable a été placée au milieu des parois d’acier du système à muons, à l’aide d’une grue qui a pu soulever cette pièce de 160 kg pour la poser sur des supports afin de l’aligner avec la ligne de faisceau. La section terminale en béryllium, longue de 4 m, a été installée dans l’aimant dipolaire au moyen de supports en fils permettant de la positionner et de l’aligner avec la ligne de faisceau. Une fois toutes les installations terminées, les sections de tube de faisceau ont été interconnectées grâce à des soufflets et des essais de fuite ont été réalisés.

L’installation du système d’injection de néon gazeux est également terminée. Ce système est crucial pour la préservation des propriétés du revêtement absorbant non évaporable (NEG) après l’étuvage, et il permet également de repasser du vide à la pression atmosphérique. « Comme les tubes de faisceau sont fragiles, nous avons décidé de ne pas réaliser d’opérations dangereuses sous vide, explique Adriana Rossi, physicienne du groupe AT-VAC. La surpression la plus légère pourrait briser les fines parois du tube de béryllium ; c’est pourquoi il est très important de travailler sous pression atmosphérique ». Un essai du système d’injection de néon a été réalisé pour vérifier l’interaction avec le système de contrôle de pression du VELO.

L’équipement d’étuvage a également été installé. « Avant l’étuvage, des couvertures chauffantes sont enroulées sur la longueur du tube de faisceau, ce qui amène celui-ci à la température désirée. Ce revêtement est temporaire, sauf dans la zone entourant la section en acier inoxydable qui n’est pas aisément accessible ; la présence de ces couvertures n’a que peu d’incidence sur le bruit de fond », explique Gloria Corti, physicienne du groupe PH-LBD.

L’étape suivante, le pompage, devait amener le tube de faisceau à une pression de l’ordre de 10^-7 mbar. Au cours de la phase d’étuvage et d’activation du revêtement NEG, le VELO a été chauffé à 150°C et le NEG a atteint la température de 220°C, afin de créer un ultravide à l’intérieur du tube de faisceau. Une fois l’étuvage terminé, la pression était descendue à 10^-11 mbar. Enfin, le tube de faisceau a été rempli de néon ultra-pur à la pression atmosphérique. Lorsque tous les détecteurs seront prêts et que le LHC démarrera, la collaboration LHCb n’aura plus qu’à extraire le néon du tube de faisceau pour ramener celui-ci à un vide élevé.

Actuellement, le tube de faisceau a l’air d’une œuvre exposée dans un musée d’art moderne. Les parties apparentes sont entourées d’une boîte de plexiglas pour rappeler à ceux qui travaillent dans cette zone qu’il s’agit d’un objet fragile, et le protéger de tout accident.

LHCb est la deuxième des quatre grandes expériences LHC à mettre en service son tube de faisceau (l’expérience ALICE a été la première à finir le tube de faisceau - voir Bulletin nº 20/2007) et c’est aussi l’expérience qui utilise la plus grande quantité de béryllium. L’objet principal de l’expérience est la mesure de précision de la violation de CP et les désintégrations rares des quarks b.