Distribution des protons délivrés par la chaîne d'accélérateurs aux différentes installations. Crédit :Daniel Dominguez/CERN
Cette semaine, le Large Hadron Collider (LHC) était en arrêt technique, mais les particules ont continué à circuler dans les autres accélérateurs. En effet, la chaîne de quatre injecteurs qui alimente le LHC fournit également des particules à une myriade d'expériences dans plusieurs zones expérimentales.
En réalité, même lorsque le LHC fonctionne, les autres zones expérimentales consomment la quasi-totalité des particules, comme le montre le schéma. Le grand collisionneur utilise moins de 0,1 % des protons préparés par la chaîne d'injecteurs. C'est principalement parce que le LHC est un anneau de stockage :les mêmes faisceaux circulent dans l'anneau pendant des heures, produisant des collisions avec chaque circuit qu'ils complètent. Ce n'est pas le cas pour les autres machines du CERN, qui envoient des faisceaux vers des cibles fixes - une opération qui doit être répétée chaque fois que des données sont prises.
Tous les protons commencent leur voyage dans l'accélérateur linéaire Linac2, avant d'être lancé à un tiers de la vitesse de la lumière dans le Proton Synchrotron Booster (PSB). À ce moment, leurs chemins divergent.
Plus de la moitié des protons sont envoyés à ISOLDE, une installation de recherche en physique nucléaire. ISOLDE alimente différentes zones expérimentales accueillant chaque année de nombreuses expériences dans des domaines allant de la physique fondamentale aux sciences des matériaux et à la production d'isotopes pour des applications médicales. L'année dernière, ISOLDE a fourni des particules à 46 expériences.
Le voyage des protons commence dans l'accélérateur linéaire Linac 2, où ils sont amplifiés à un tiers de la vitesse de la lumière. Crédit :Maximilien Brice/CERN
Le reste des particules quittant le PS Booster va au Synchrotron à Protons (PS), qui alimente trois autres zones d'expérimentation :le Décélérateur d'Antiprotons (AD), utilisé pour les expériences sur l'antimatière, la zone Est, qui abrite notamment l'expérience CLOUD dédiée à l'étude de la formation des nuages, et enfin n_TOF, une autre installation de physique nucléaire.
Le PS envoie une petite partie de ses protons au Super Synchrotron à Protons (SPS), qui à son tour envoie la plupart d'entre eux dans la zone Nord, où plusieurs expériences à cible fixe, y compris COMPASS et NA62, prennent des données. Ainsi, à la fin, le LHC ne reçoit qu'une infime proportion des particules qui ont commencé le voyage.
En 2016, Le complexe d'accélérateurs du CERN a accéléré 134 milliards de milliards de protons (1,34 x 1020). Ce nombre correspond à une infime quantité de matière, à peu près équivalent au nombre de protons dans un grain de sable, mais les protons sont si petits que cette quantité est suffisante pour alimenter toutes les expériences.
Le LHC reprendra ses activités ce soir. Après un week-end de tuning, le programme de physique du LHC devrait redémarrer lundi.
Miniball, l'un des montages expérimentaux du centre de recherche nucléaire ISOLDE. L'installation Isotope Mass Separator On-Line (ISOLDE) utilise plus de la moitié des protons préparés dans le complexe d'accélérateurs du CERN pour réaliser de nombreuses expériences dans des domaines allant de la physique fondamentale aux sciences des matériaux et à la production d'isotopes pour des applications médicales. Crédit :Julien Ordan / CERN
Le Super Synchrotron à Protons (SPS) est le dernier maillon de la chaîne des accélérateurs avant le LHC. Il alimente également la zone Nord où se trouve un hall d'essais pour les futurs équipements et où plusieurs expériences prennent des données. Crédit :Piotr Traczyk/CERN
