Le boson de Higgs a été découvert, mais l’exploration des frontières de la physique des particules continue, et les expériences LHC se préparent à entrer dans une nouvelle ère : une amélioration majeure du LHC, le LHC à haute luminosité, est prévue pour 2026. Cette amélioration fera augmenter la luminosité du collisionneur, qui produira ainsi davantage de collisions et permettra donc aux expériences d’étudier des phénomènes qui sont, dans la nature, encore plus rares que ceux observés actuellement.

Ces taux de collisions élevés signifient que les détecteurs seront traversés par un plus grand nombre de particules qu’à l’heure actuelle. Avec le HL-LHC, le taux de déclenchement pour des muons isolés dans le détecteur ATLAS va ainsi dépasser la capacité des équipements existants. De tout nouveaux éléments (allant des chambres pour la détection des particules aux éléments mécaniques, en passant par divers services, systèmes électroniques et structures de soutien complexes) seront utilisés pour préparer le détecteur à répondre aux demandes de la recherche à la frontière des hautes énergies. 

Avec l’achèvement des deux disques de soutien mécanique pour l’amélioration de ses nouvelles petites roues, le détecteur ATLAS a franchi une étape importante dans la préparation ; les disques ont été dévoilés récemment, dans le bâtiment 191, lorsque les échafaudages utilisés pour leur assemblage ont été retirés. L’amélioration doit quant à elle être menée à bien au cours du deuxième long arrêt du LHC, en 2019 et 2020.

Le projet des nouvelles petites roues, qui comprend le remplacement des stations situées au cœur du système de détection de muons des bouchons d’ATLAS, a franchi une étape majeure. Les deux nouvelles roues à muons ont vu leur structure mécanique achevée, et elles sont maintenant prêtes à accueillir le dispositif complet, qui pèsera plus de 100 tonnes. En plus de supporter les chambres de détection de particules, cette structure mécanique fournira un blindage contre les rayonnements ainsi que le retour de flux pour le solénoïde d’ATLAS.

De nouvelles technologies de détection seront également installées, à savoir des chambres Micromégas et des chambres STGC (chambres à petites bandes et à intervalles fins). Ces détecteurs, qui sont construits par des instituts situés dans le monde entier – dans cinq pays différents pour chaque type – seront fixés sur les roues au CERN, puis descendus dans la caverne d’ATLAS. Les deux roues seront ensuite placées de chacun des deux côtés (A et C) du détecteur ATLAS.

« L’une des choses dont nous pouvons être particulièrement fiers, et qui n’arrête pas de me surprendre dans ce projet, c’est la manière dont les produits de toutes ces activités, réalisées dans plusieurs pays éparpillés dans le monde, ont pu être assemblés sans heurt au CERN », explique Stephanie Zimmermann, cheffe de projet pour l’amélioration des nouvelles petites roues d’ATLAS.

Ces nouvelles petites roues permettront de fixer des critères de sélection beaucoup plus stricts pour les muons et fourniront de nouvelles technologies de détection à même de faire face à des niveaux importants de bruit de fond et d’empilement – les deux principales difficultés à surmonter pour le LHC à haute luminosité.

Rencontrez Jamie, technicien en génie mécanique, qui travaille sur l'expérience ATLAS au CERN.