Test du plus grand aimant solénoïdal supraconducteur au CERN
L'expérience de solénoïde à muons compact (CMS) du CERN, le plus grand aimant solénoïdal supraconducteur du monde, a atteint le champ nominal au cours d'essais. Cet instrument fait partie du projet de grand collisionneur de hadrons (LHC) protons/protons, situé dans une gigantesque cavité souterraine à Cressy, à la frontière franco-suisse. Ce large dispositif ne constitue pas seulement une construction remarquable de technologie et d'ingénierie, mais également un appareil colossal qui pèse plus de 10 000 tonnes. Le CMS, qui est principalement un immense détecteur, servira à mesurer les particules générées lors de collisions à forte intensité d'énergie dans le grand collisionneur de hadrons. Le CMS utilise des champs magnétiques pour repérer les particules subatomiques, puis des cristaux de tungstate de plomb pour créer une scintillation, qui peut ensuite être capturée par photographie. Après une collision, l'aimant disperse les particules subatomiques en direction de millions de détecteurs au silicium afin de «localiser» ces particules d'une manière similaire à la lumière dans un appareil photo numérique. Etant donné que les particules subatomiques sont chargées, leur interaction avec les énormes aimants du CMS suscite une «force de Lorentz», qui peut être «perçue» par quelque 80 millions de détecteurs au silicium, permettant ainsi aux chercheurs de déduire la quantité de mouvement et la trajectoire des particules. La détection ne s'arrête toutefois pas à ce stade dès lors que les particules percutent ensuite les cristaux de tungstate de plomb à l'intérieur du «calorimètre électromagnétique». Les interactions provoquent un éclair de lumière minuscule, mais qui peut être observé. D'autre part, les clichés illustrant cet éclair de lumière peuvent être utilisés pour reconstituer les trajectoires des particules et évaluer ainsi leur énergie. Le CMS contribuera à déterminer, entre autres, si certaines particules ont ou non une masse quelconque, mais surtout pourquoi et ce que sont la matière noire et l'énergie noire, qui composent 96 pour cent de l'univers connu. Au cours de sa phase d'expérimentation, le CMS a été employé jusqu'à présent pour suivre les rayons cosmiques à haute énergie. «Après avoir enregistré 30 millions de trajectoires de particules présentes dans les rayons cosmiques», a déclaré Michel Della Negra, porte-parole du CMS, «les systèmes fonctionnent tous très bien et nous sommes impatients de pouvoir réaliser les premières collisions dans le LHC l'année prochaine.» L'aimant du CMS a exigé la participation spécialisée d'experts issus de toute l'Europe, des Etats-Unis et de Russie. Au moment de sa conception initiale, le CMS dépassait tout bonnement les capacités techniques humaines. Le seul bobinage du câble pour la fabrication du solénoïde, d'un diamètre de 6 mètres, a nécessité 5 ans, mais l'aimant produit est exceptionnellement uniforme. Le CMS devra être refroidi à moins 269 degrés Celsius, soit 4 degrés seulement au-dessus du zéro absolu, en cours de fonctionnement. Le solénoïde produit un champ énergétique de 4 teslas, près de 100 000 fois plus élevé que celui de la Terre, qui suffirait à faire fondre 18 tonnes d'or. Les essais seront terminés et le CMS sera mis en service à la fin 2007. Le projet CMS implique 2 000 chercheurs répartis entre 155 instituts installés dans 36 pays, représentant ainsi un modèle du genre pour l'Espace européen de la recherche.
Pays
Suisse, France