Les aimants supraconducteurs du futur sont en cours de développement et le CERN est en première ligne. Pour augmenter l'énergie des collisionneurs circulaires, les physiciens comptent sur des aimants toujours plus puissants, capable de générer des champs magnétiques bien au-delà des 8 Tesla produits par les aimants du Grand collisionneur de hadrons (LHC).

Des aimants générant des champs de près de 12 Tesla, à base d'un composé supraconducteur niobium-étain, sont déjà en cours de fabrication pour le LHC à haute luminosité. Mais le CERN et ses partenaires ont également commencé à travailler sur la prochaine génération d'aimants, qui devra être capable de générer des champs de 16 Tesla et plus, pour les collisionneurs du futur tels que ceux envisagés dans l'étude FCC (Future Circular Collider). Pour atteindre cet objectif, les performances des câbles supraconducteurs niobium-étain sont poussées à leurs limites.

L'une des étapes clés du programme est le développement d'une station de test capable de tester les nouveaux câbles dans des conditions réalistes, c'est-à-dire dans un champ magnétique puissant. Une telle installation, sous la forme d'un aimant dipôle à grande ouverture, a été mis en place au CERN. L'aimant, connu sous le nom de FRESCA2, a été développé dans le cadre d'une collaboration entre le CERN et le CEA-Saclay dans le cadre du programme européen EuCARD.

Début août, FRESCA2 a franchi une étape importante en atteignant son champ magnétique de conception, générer 13,3 Tesla au centre d'une ouverture de 10 centimètres pendant 4 heures d'affilée - une première pour un aimant avec une si grande ouverture. Par comparaison, les aimants actuels du LHC génèrent des champs d'environ 8 Tesla au centre d'une ouverture de 50 millimètres. Le développement et les performances de FRESCA2 ont été présentés aujourd'hui lors de la conférence EUCAS 2017 sur les supraconducteurs et leurs applications.

Le test des câbles sous l'influence d'un fort champ magnétique est une étape vitale. "Nous devons non seulement tester le courant maximum qui peut être transporté par le câble, mais aussi tous les effets du champ magnétique. La qualité du terrain doit être parfaite, " explique Gijs De Rijk, chef adjoint des Magnets, Groupe supraconducteurs et cryostats au CERN. La précision avec laquelle l'intensité du champ magnétique peut être ajustée est une caractéristique importante pour un accélérateur. Lorsque l'énergie des faisceaux est augmentée, l'intensité du champ qui les guide doit être augmentée progressivement, sans pointes soudaines, ou les faisceaux pourraient être perdus. Le fait que les aimants du LHC puissent être réglés avec une grande précision, maintenir leurs champs magnétiques stables, c'est ce qui permet aux faisceaux de circuler dans la machine pendant des heures.

Les deux bobines de FRESCA2 sont formées d'un câble supraconducteur en niobium-étain. Leur température est maintenue à 2 degrés au-dessus du zéro absolu. L'aimant qu'ils forment est beaucoup plus gros qu'un aimant LHC, mesurant 1,5 mètre de longueur et 1 mètre de diamètre. Cela permet à l'aimant d'avoir une grande ouverture, mesurant 10 centimètres, afin qu'il puisse loger les câbles à tester, ainsi que des capteurs pour observer leur comportement. FRESCA2 sera également utilisé pour tester des bobines formées de supraconducteurs à haute température (un article sur ce sujet sera publié demain).

FRESCA2 est en cours de modification afin qu'à la fin de cette année, il soit en mesure de générer un champ encore plus fort. La station sera alors prête à recevoir les échantillons à tester.