AWAKE entame la phase d’installation des équipements
AWAKE est une expérience de démonstration de principe qui vise à utiliser des protons pour produire de forts champs de sillage dans le but d’accélérer un faisceau d’électrons. Avec des gradients accélérateurs des centaines de fois plus élevés que ceux des systèmes actuels, cette technique pourrait révolutionner l’avenir de l’accélération de particules. Située dans le tunnel qui abritait précédemment l’installation CNGS, l’expérience AWAKE achève actuellement la phase d’installation des services, avant d’accueillir dans les prochains mois sa cellule de plasma.
La ligne de protons de l'expérience AWAKE où tous les aimants ont été récemment installés. (Image : collaboration AWAKE.)
AWAKE est la première expérience d’accélération par champ de sillage plasma entraînée par des protons. Dans le dispositif AWAKE, un faisceau de protons provenant de l’accélérateur SPS sera envoyé dans une cellule de plasma afin de produire un champ de sillage qui, en retour, accélérera un faisceau d’électrons. Un laser ionisera le gaz dans le plasma et amorcera le phénomène d’automodulation qui générera le champ de sillage dans le plasma.
Ce projet vise à démontrer que le champ de sillage plasma peut être entraîné par des protons et que l’accélération sera extrêmement puissante, des centaines de fois plus puissante que celle qui peut être atteinte aujourd’hui.
Après environ 18 mois de dur labeur, les équipes de l’expérience ont débarrassé la zone de l’ancienne installation CNGS, ne laissant que l’infrastructure qui sera réutilisée par AWAKE ; elles ont apporté en outre certaines modifications afin de répondre aux besoins de l’expérience. « Nous avons démonté 100 mètres de la ligne de faisceau de protons et achevé les travaux de génie civil pour abriter les nouvelles lignes de faisceau d’électrons et de faisceau laser. De plus, nous avons retiré plusieurs kilomètres d’anciens câbles et installé une centaine de kilomètres de nouveaux câbles, explique Edda Gschwendtner, responsable CERN du projet AWAKE. Nous avons aussi installé les 16 aimants pour la ligne de protons destinée à l’expérience, construit la salle blanche pour le laser, modifié les systèmes d’accès, de refroidissement et de ventilation… Cela a représenté beaucoup de travail sur une période très courte. »
Intégrer une nouvelle expérience dans une installation existante est un véritable défi, mais maintenant que la zone a été complètement débarrassée et qu’elle est prête à accueillir les futures installations, Ans Pardons, responsable des tâches de coordination pour l’intégration et l’installation de l’expérience AWAKE, peut avoir le sourire. « Ce fut une période difficile pour les équipes du CERN ainsi que pour les instituts partenaires qui participent au projet, mais l’heure n’est pas encore à la détente ! Nous sommes désormais impatients d’installer les différents éléments de faisceau et de diagnostic, et de commencer à les tester. »
Le prototype de la cellule de plasma de 10 mètres de longueur a passé avec succès les tests de mise en service dans la zone Nord du CERN. (Image : collaboration AWAKE.)
L’un des constituants de base de l’expérience AWAKE est une cellule de plasma de 10 mètres de longueur, dont l’arrivée dans le tunnel est prévue d’ici à deux ou trois mois. Un premier prototype a passé avec succès les tests de mise en service dans la zone Nord du CERN, où l’uniformité de la température du plasma dans la cellule a été confirmée. L’installation de la cellule de plasma dans le tunnel d’AWAKE sera suivie de l’installation du laser, des équipements de vide et du système de diagnostic aussi bien pour le faisceau laser que pour le faisceau de protons. En mars 2016, la ligne de protons, le laser ainsi que les équipements d’expérimentation seront prêts pour la mise en service du matériel, tandis que la mise en service avec faisceau commencera en été. « L’année prochaine sera encore très chargée pour l’ensemble de la collaboration, confirme Edda. En effet, parallèlement au démarrage de la physique au moyen de la ligne de faisceau de protons, nous poursuivrons l'installation de la ligne d'électrons, dans le but de commencer les tests d'accélération en 2017. »
Si tout se passe comme prévu, la collaboration AWAKE espère mesurer les premiers champs de sillage dans la cellule de plasma d’ici à un an environ.
