Collimateurs : les gardes du corps du LHC

Installation d'un collimateur dans le LHC. Les collimateurs installés dans le LHC protègent les équipements sensibles contre les particules égarées. (Image : Maximilien Brice, Julien Ordan/CERN)

La performance du LHC repose sur l'accélération et la collision de faisceaux constitués de minuscules particules, à des intensités inédites. Si des particules du faisceau, même en petit nombre, s'écartent de la trajectoire fixée très précisément, on risque la transition résistive d'un aimant supraconducteur ou même la destruction de certaines parties des accélérateurs. En effet, l'énergie contenue dans deux faisceaux du LHC est suffisante pour faire fondre près d'une tonne de cuivre.

C'est pourquoi le LHC montre les dents dès que les particules s'écartent du droit chemin. Ces « dents » se trouvent dans les collimateurs, dispositifs spéciaux installés tout au long du LHC. Les mâchoires des collimateurs, qui sont des blocs mobiles constitués de matériaux robustes, se referment autour du faisceau pour le nettoyer des particules déviantes avant qu'il atteigne les régions de collision. Les matériaux constituant ces mâchoires sont  capables de résister à des conditions de pression et de température extrêmes, ainsi qu’à des niveaux élevés de radiation.

Plus d'une centaine de ces gardes du corps sont placés tout au long du LHC. On les trouve également de part et d'autre des expériences du LHC ; leur rôle est d'absorber les particules déviées avant que celles-ci s'approchent des régions de collision.

Dans le LHC à haute luminosité, où les particules seront en plus grand nombre, l'intensité du faisceau sera bien supérieure. Le département Ingénierie du CERN est en train de développer de nouveaux collimateurs, capables de « nettoyer » les faisceaux de la future machine. Il a mis au point en particulier un collimateur à fil et un collimateur à cristaux. Pour en savoir plus sur ces collimateurs, voir ici.