Les aimants qui guident et focalisent les faisceaux juste avant le point de collision sont l’un des joyaux du LHC à haute luminosité (HL-LHC), la principale mise à niveau du LHC. Les premiers aimants seront testés sur un banc d’essai unique au CERN, connu sous le nom de IT (Inner Triplet) String. Cette installation d’essai, située dans un bâtiment en surface, est une réplique exacte des segments de la machine qui seront installés de part et d’autre des expériences ATLAS et CMS.
« L’objectif du banc d’essai est de vérifier comment ces aimants se comportent collectivement lorsqu’ils sont intégrés à leurs systèmes d’alimentation, de refroidissement cryogénique, de protection et d’alignement innovants, et de tester les procédures d’installation », explique Marta Bajko, responsable du projet IT String.
**Installation de haute complexité**
Après l’impressionnante installation du système d’alimentation électrique en septembre, deux ensembles d’aimants ont récemment été installés dans le cadre d’une opération complexe et délicate (voir la vidéo ci-dessous). Le premier de ces ensembles se compose d’un aimant quadrupolaire supraconducteur fabriqué au CERN et d’un aimant correcteur. L’aimant quadrupolaire est l’un des triplets internes qui serrera les particules de façon plus étroite pour augmenter la luminosité de l’accélérateur. Il fait partie de la nouvelle génération d’aimants fabriqués en niobium-étain, un supraconducteur plus performant que le niobium-titane utilisé pour les aimants actuels du LHC. Ces nouveaux aimants génèrent des champs magnétiques plus intenses, ce qui leur permet de mieux focaliser les faisceaux.
« Développer des aimants générant des champs magnétiques très élevés est l’un des principaux défis pour les accélérateurs du futur. L’utilisation d’aimants quadrupoles à bobines en niobium-étain dans le HL-LHC pour la première fois marque une étape importante », explique Susana Izquierdo Bermúdez, chargée de la construction des aimants supraconducteurs du HL-LHC.
**Un défi technologique**
La cryostat de cet aimant quadrupolaire contient également un aimant correcteur fabriqué dans le cadre d’une collaboration entre le CERN, le CIEMAT et le CDTI en Espagne. « Cet aimant correcteur a une nouvelle structure mécanique. Il corrige la trajectoire des faisceaux de particules en générant un champ magnétique pouvant atteindre 4,1 teslas », explique Juan Carlos Perez, ingénieur du CERN en charge du projet.
Le deuxième cryostat installé sur le banc d’essai contient un aimant dipôle connu sous le nom d’aimant de séparation et de recombinaison. Cet aimant dirige les faisceaux de chaque côté des expériences pour les faire entrer en collision puis les séparer. Fabriqué en niobium-titane comme les aimants dipôles du LHC, il génère un champ de 5,6 teslas. Il a été fabriqué et testé au KEK au Japon.
**Des étapes décisives**
Début 2025, un ensemble de deux aimants quadrupoles fabriqués aux États-Unis devrait arriver sur le banc d’essai, qui sera entièrement assemblé d’ici l’été. L’étape suivante consistera à effectuer des tests de qualité et un refroidissement cryogénique à 1,9 K d’ici la fin de l’année. 2026 sera une année clé, puisque l’ensemble du système sera testé dans des conditions équivalentes à celles du tunnel.
**Perspectives d’avenir**
Ce banc d’essai est un élément crucial du HL-LHC, qui vise à augmenter considérablement la luminosité du LHC, c’est-à-dire le nombre de collisions par unité de surface. Cela permettra aux expériences d’enregistrer plus de données et d’explorer de nouvelles découvertes en physique.
**Mots-clés :** CERN, LHC, HL-LHC, aimants, supraconducteurs, luminosité