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Définir les technologies pour les expériences de demain

Plus de 450 physiciens et ingénieurs ont participé au premier atelier visant à définir le programme d’expérimentation du CERN à partir de 2020

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Définir les technologies pour les expériences de demain

Des physiciens et des ingénieurs ont commencé à définir le programme de R&D du CERN sur les technologies pour les nouvelles expériences, pour la période à partir de 2020. (Image : CERN)

L’échelle et la complexité technologique des détecteurs des expériences LHC sont presque inconcevables ; en plus de contenir plusieurs sous-systèmes de détecteurs, ceux-ci contiennent des millions d’éléments de détection et alimentent un programme de recherche qui sert une communauté internationale de milliers de scientifiques. Et pour traiter le volume de données qui sera produit avec l’amélioration à haute luminosité du LHC (HL-LHC) et les futurs collisionneurs, il faudra faire appel à des technologies encore plus sophistiquées.

En novembre 2017, le CERN a lancé un processus visant à définir son programme de R&D concernant les nouvelles technologies pour les expériences, pour la période à partir de 2020. Le programme concerne des améliorations des détecteurs pour l’après-HL-LHC et comprend également des concepts développés pour le Collisionneur linéaire compact (CLIC) et pour l’étude sur un futur collisionneur circulaire (FCC). Le premier atelier s’est déroulé au CERN le 16 mars, et plus de 450 physiciens et ingénieurs, pour environ la moitié d’entre eux des utilisateurs, y ont participé.

Après le HL-LHC, l’évolution des expériences pourra prendre diverses directions. Par conséquent, l’objectif est de lancer un programme de R&D qui se concentre sur les progrès des technologies-clés plutôt que sur le développement d’applications spécialisées. Les avancées dans le domaine des détecteurs pour la physique des hautes énergies profitant aussi à de nombreux autres secteurs, de la santé et de l’imagerie médicale à l’industrie et au contrôle de la qualité, le moment est bien choisi pour réfléchir à la manière dont l’industrie peut participer à des travaux conjoints de R&D.

Les améliorations des détecteurs imaginées pour les années 2020 et au-delà comprennent de meilleurs outils de lecture électronique, de modélisation et de simulation, et de meilleures techniques de calcul pour la reconstitution des informations enregistrées. Une plus grande précision de la synchronisation sera nécessaire pour réduire l’empilement des événements dans des environnements à très haute luminosité, ce qui aura sans doute également un impact sur le développement de tous les types de détecteurs, qu’il s’agisse de détecteurs au silicium, au gaz ou de photodétecteurs. L’avènement du HL-LHC et des futurs collisionneurs entraînera aussi des exigences élevées pour l’électronique de lecture et les liaisons de données rapides ; les avancées dans le traitement et le stockage des données seront également cruciales.

Les participants à l’atelier ont aussi évoqué les installations et infrastructures spéciales qui seront nécessaires pour tester les puces dans des conditions réelles, et ont présenté un nombre impressionnant de possibilités pour des matériaux avancés, des outils de conception et des technologies de production, qui pourraient changer la manière dont les détecteurs sont construits et stimuler leurs performances. La R&D sur la conception d’aimants pour de futurs collisionneurs exige aussi que des progrès soient réalisés dans le domaine des matériaux et des câbles supraconducteurs, afin de remplir des exigences strictes en matière de puissance et de coût.

Les discussions de l’atelier de mars ont touché divers sujets, reflétant la diversité existant au CERN et la collaboration étroite avec des partenaires commerciaux et des universités du monde entier. L’atelier a démontré que la combinaison de nouveaux concepts, outils de fabrication et matériaux avec le développement de logiciels et d’outils de simulation peut faire entrer les technologies des détecteurs dans une nouvelle ère.

Un deuxième atelier aura lieu en automne ; ce sera l’occasion de faire un état des lieux des progrès effectués.

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Texte inspiré de l’article publié dans le numéro de mai du CERN Courier (en anglais).