Le Grand collisionneur de hadrons recevra une mise à niveau majeure d'ici 2020

En mars 2010, le LHC a commencé des collisions de protons avec une énergie (au centre des masses) sans précédent de 8 TeV, 4 fois plus que le Tevatron aux États-Unis. Après une année d'activité, le CERN annonçait officiellement en juillet 2012 des preuves de l'observation du boson de Higgs, la pierre angulaire du Modèle standard de la physique des particules.

Pour élargir son potentiel, le LHC a besoin d'une mise à niveau, qui augmenterait le nombre de collisions. Le projet HILUMI LHC (FP7 high luminosity Large Hadron Collider design study), financé par l'UE, visait à réaliser cette mise à niveau afin de pouvoir observer des processus rares.

Pour augmenter la «luminosité» du LHC, qui est proportionnelle au taux de collision des particules, il faut faire appel à de nouvelles techniques. Il s'agit notamment d'aimants à champ fort pour accélérer les particules, de cavités radio pour la rotation du faisceau, et d'une nouvelle génération de collimateurs à faible impédance, le tout basé sur des techniques de supraconductivité.

Le projet HILUMI LHC a préparé le travail pour augmenter d'ici 2020 la luminosité du LHC, d'un facteur 10 par rapport à sa conception initiale. Des scientifiques et des ingénieurs de 15 institutions d'Europe ainsi que de Russie, du Japon et des États-Unis ont travaillé ensemble pour trouver comment y arriver.

Durant la deuxième période de rapport, les partenaires se sont attachés à définir les caractéristiques des champs magnétiques élevés. Ils ont choisi les principaux paramètres du réseau d'aimants comme ses dimensions, les gradients opérationnels du champ, et la technique d'aimants la plus appropriée.

Point plus important, la conception des aimants a commencé, ainsi que celle des cavités radio. Le projet a enregistré des progrès notables dans la conception de cavités compactes, le refroidissement cryogénique et les systèmes radio pour les faisceaux de protons partant du Super synchrotron à protons et arrivant aux deux lignes d'injection du LHC.

Le projet a aussi franchi d'autres étapes importantes vers la finalisation du concept de la région d'interaction. Les chercheurs ont mis en place des outils numériques au service de techniques sophistiquées pour le nettoyage et la protection des faisceaux entrants, et pour la collimation des résultats des collisions.

Le LHC fournit déjà les faisceaux de protons les plus intenses au monde. Néanmoins, le projet HILUMI LHC s'est appuyé sur une expertise venant de partout dans le monde pour renforcer cette luminosité et surmonter les contraintes de sensibilité, afin d'observer des évènements rares et jusqu'ici inconnus.