Accélérateur linéaire 4

L’accélérateur linéaire 4 (Linac 4) est conçu pour porter des ions d’hydrogène négatifs à des énergies élevées. Il constituera la source de faisceaux de protons du Grand collisionneur de hadrons (LHC) après le long arrêt prévu en 2019-2020.

Le Linac 4 portera les ions à l’énergie de 160 MeV avant leur entrée dans le Synchrotron injecteur du PS (PSB), qui fait partie de la chaîne d’injection du LHC. Des ions d’hydrogène négatifs sont pulsés à travers l’accélérateur par tranche de 400 microsecondes.

Les accélérateurs linéaires emploient des cavités radiofréquence pour charger des conducteurs cylindriques. Les ions franchissent les conducteurs, qui oscillent entre charge positive et charge négative. Les conducteurs exercent ainsi alternativement une répulsion et une attraction sur les particules, provoquant leur accélération. De petits aimants quadripolaires permettent de resserrer le faisceau d’ions d’hydrogène. Lorsque les particules approchent la vitesse de la lumière, l’énergie transmise par les conducteurs se convertit en masse.

Le Linac 4 accélère des ions d’hydrogène négatifs, formés d’un atome d’hydrogène et d’un électron supplémentaire. Au moment de leur injection dans le Synchrotron injecteur du PS, les ions sont débarrassés de leurs deux électrons, de sorte que ne subsistent que les protons. Ce procédé permet d’accumuler davantage de particules dans le synchrotron, de simplifier l’injection, de réduire les pertes de faisceau lors de l’injection et d'obtenir un faisceau plus brillant.

Le Linac 4 mesure 80 mètres de long et est situé à 12 mètres sous terre. La production des premiers faisceaux a commencé en 2013 et l'énergie de 50 MeV a été atteinte en 2015. Durant le long arrêt du LHC prévu pour 2019-2020, le Linac 4 remplacera le Linac 2, qui accélère actuellement les protons jusqu’à 50 MeV.  Il s’agit d'une étape importante du projet visant à relever la luminosité du LHC au cours de la prochaine décennie.

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