Le CERN a franchi une étape cruciale dans la modernisation du plus grand et plus puissant accélérateur de particules au monde. Une nouvelle génération d’aimants supraconducteurs a été alimentée à pleine intensité de fonctionnement pour la première fois le 8 juillet, rapprochant ainsi le Grand collisionneur de hadrons à haute luminosité (HiLumi LHC) de son entrée en service prévue en 2030.
Les aimants, construits avec des bobines supraconductrices en niobium-étain au lieu des bobines en niobium-titane utilisées dans le LHC actuel, ont généré un champ magnétique de 11,3 teslas, soit environ 35 pour cent de plus que les aimants existants. Ils présentent également une ouverture sensiblement plus grande, passant de 70 millimètres (2,8 pouces) à 150 millimètres (5,9 pouces), ce qui permet un recentrage plus serré du faisceau et un nombre significativement plus élevé de collisions par seconde.
Pas de quench, excellente mémoire
Le test s’est déroulé à l’installation Inner Triplet (IT) String, une réplique grandeur nature d’un secteur du HiLumi LHC qui permet aux ingénieurs de valider tous les systèmes avant leur installation dans le tunnel principal. Les 17 circuits électriques ont été alimentés à leurs intensités cibles, les aimants quadripolaires Inner Triplet atteignant 16 230 ampères sans un seul quench — la perte soudaine de supraconductivité qui peut endommager les aimants et retarder les opérations.
Susana Izquierdo Bermudez, responsable de la grande installation d’aimants du CERN, a noté que les aimants ont démontré une « excellente mémoire », conservant leurs propriétés supraconductrices à travers des cycles d’alimentation répétés sans nécessiter de réapprentissage — une exigence de performance clé qui minimise le temps de mise en service, la consommation cryogénique et les retards opérationnels.
L’un des aimants dipolaires de séparation a nécessité quelques quenchs d’apprentissage avant d’atteindre son intensité cible, ce que les ingénieurs du CERN ont décrit comme normal pour le premier test à pleine puissance d’un nouveau type d’aimant. Tous les circuits d’aimants correcteurs ont atteint les intensités nominales en fonctionnement individuel et combiné.
Le système de protection des aimants a libéré avec succès et en toute sécurité 38 mégajoules d’énergie stockée dans le bain d’hélium liquide environnant, maintenu à 1,9 kelvin (moins 456 degrés Fahrenheit, soit moins 271 degrés Celsius).
Un pas de plus vers une nouvelle physique
Le HiLumi LHC est conçu pour augmenter considérablement le nombre de collisions de particules par unité de temps, permettant aux physiciens de rassembler des ensembles de données plus volumineux et de rechercher des phénomènes rares au-delà du modèle standard de la physique des particules. La modernisation est en développement depuis des années et implique non seulement des aimants plus puissants, mais aussi des systèmes de focalisation entièrement nouveaux, des convertisseurs de puissance et une infrastructure cryogénique.
Le CERN a programmé une deuxième campagne opérationnelle pour septembre 2026, axée sur la validation des procédures de mise en service et des outils d’analyse, ainsi que sur la démonstration de la reproductibilité des performances du système intégré à travers tous les sous-systèmes — notamment les aimants supraconducteurs, l’alimentation froide, les convertisseurs de puissance, la détection et la protection contre les quenchs, la cryogénie, les systèmes de vide, les contrôles et l’alignement.
Marta Bajko, responsable de l’installation IT String, a décrit le test réussi de juillet comme l’achèvement de la phase de mise en service matérielle, ajoutant que « la campagne a généré une immense quantité de données que nous analysons maintenant pour mieux comprendre comment tous les systèmes interagissent. »
Le HiLumi LHC devrait entrer en service en 2030 et fonctionner pendant au moins une décennie, prolongeant la durée de vie scientifique du LHC jusqu’à la fin des années 2040. Si la campagne de septembre confirme les résultats de juillet, le CERN aura surmonté l’un des obstacles techniques les plus difficiles sur la voie d’une luminosité accrue.
Sources : CERN upgrades particle accelerator with 11.3 tesla magnets (Interesting Engineering, 22 juillet 2026)
Traduit par Lydie