Le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) s'étend sur 27 km de circonférence et repose sur des milliers d'aimants de différents types - dipôles, quadripôles, sextupôles, octupôles, décapôles, etc. - pour diriger et contrôler ses faisceaux de particules. Chaque type remplit une tâche spécialisée, un peu comme un bureau extrêmement coûteux et refroidi cryogéniquement, où chacun a un rôle très précis et où personne n'a le droit de toucher au thermostat.

Certains des plus importants sont connus sous le nom de triplets internes. Ces groupes de trois aimants quadripôles (d'où le nom, ce qui évite au moins une réunion) sont situés de part et d'autre des quatre expériences principales du LHC. Leur rôle est de focaliser les faisceaux de particules aussi étroitement que possible juste avant que les particules n'entrent en collision à l'intérieur des détecteurs.

Plus les faisceaux sont « comprimés » serrés, plus la probabilité que les particules entrent en collision est grande. Cela rend les triplets internes essentiels pour augmenter la luminosité du LHC, c'est-à-dire le nombre de collisions qui se produisent dans une période donnée. Plus de luminosité signifie plus de collisions, ce qui donne aux chercheurs plus de données à analyser. En bref : serrez plus fort, obtenez plus de collisions, apprenez-en plus sur l'univers. La physique, c'est juste des autos tamponneuses avec un meilleur financement.

Une partie majeure du futur projet LHC à haute luminosité (HiLumi LHC) consiste à remplacer les triplets internes existants par une génération d'aimants beaucoup plus puissante.

Les travaux ont lieu pendant le troisième arrêt technique long (LS3). Récemment, les équipes ont coupé la première interconnexion d'aimants, marquant officiellement le début de l'opération de remplacement. Le directeur général du CERN, Mark Thomson, a également visité le point 1 du LHC (l'expérience ATLAS) pour marquer cette étape, vraisemblablement pour hocher approvingly devant un très gros fil en train d'être coupé.

« Le remplacement de ces aimants par les nouveaux triplets internes du HiLumi LHC est crucial pour les années à haute luminosité à venir. Le premier quadripôle des nouveaux triplets devrait arriver dans le tunnel au début de 2029. Au total, 16 cryostats et 28 cryo-ensembles seront installés - une entreprise majeure », explique Jean-Philippe Tock, chef de l'équipe de coordination du LS3.

Les nouveaux triplets internes sont le fruit d'années de recherche et développement. Ils représentent une avancée technologique majeure par rapport aux aimants en niobium-titane actuellement en service dans le LHC.

Au lieu du niobium-titane, les aimants améliorés utilisent des bobines supraconductrices en niobium-étain. Cela leur permet de générer des champs magnétiques atteignant 11,3 teslas, environ 40 % plus puissants que les champs produits par les aimants actuels. Pour référence, cela fait beaucoup de teslas, et non, vous ne pouvez toujours pas l'utiliser pour charger votre téléphone.

Le nouvel équipement sera installé autour des expériences ATLAS et CMS, où l'augmentation du taux de collisions sera particulièrement importante.

ALICE et LHCb fonctionnent différemment et poursuivent des programmes de physique différents, ils n'ont donc pas besoin de la même augmentation de luminosité instantanée. Leurs triplets internes existants peuvent donc rester en place. Cependant, ces aimants seront quand même mis à niveau pour que les deux expériences puissent bénéficier de l'augmentation globale de la luminosité - car au CERN, personne n'est laissé de côté lors d'une mise à niveau.

Depuis le 7 septembre, les équipes du CERN démantèlent des sections du collisionneur de part et d'autre d'ATLAS et de CMS. L'objectif est de retirer 28 aimants supraconducteurs (y compris les triplets internes) qui doivent être remplacés.

L'opération marque la fin d'une époque pour du matériel qui fait partie du LHC depuis sa construction.

« L'événement d'aujourd'hui est une étape majeure pour le CERN, en particulier pour l'équipe du projet HiLumi LHC. Les triplets internes actuels datent de la phase de construction du LHC et ont été installés dans la machine entre 2005 et 2007. Après près de vingt ans de fonctionnement, ils céderont la place à une nouvelle génération d'aimants encore plus puissants. C'est vraiment remarquable d'assister à une telle passation d'une génération d'innovation à la suivante », déclare Markus Zerlauth, chef de projet du HiLumi LHC.

Donc adieu aux triplets internes de 2005-2007, qui ont passé près de deux décennies à focaliser des faisceaux et n'ont jamais une seule fois demandé