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Le Grand collisionneur de hadrons haute luminosité

Le projet LHC haute luminosité a pour but d’accroître la luminosité du LHC (photo) d’un facteur 10 par rapport à sa valeur nominale d’ici à 2020.

La luminosité est un indicateur important de la performance d’un accélérateur. Elle correspond au nombre de particules dans un accélérateur par unité de surface sur une durée donnée, multiplié par la mesure de l’impénétrabilité de la cible au rayonnement électromagnétique.

Comparé au LHC actuel, le LHC haute luminosité fournira des mesures plus précises des particules fondamentales et permettra d’observer les rares processus qui ont lieu au-dessous du niveau de sensibilité actuel.

L’amélioration du LHC est une procédure complexe qui durera une décennie et qui repose sur de nombreuses innovations technologiques. La première phase du projet, qui a débuté officiellement en novembre 2011 et qui est en partie financée par le septième programme-cadre de la Commission européenne (7e PC), est l’étude de conception « HiLumi LHC ». Cette dernière réunit de nombreux laboratoires des États membres du CERN, mais également de Russie, du Japon et des États-Unis. Des instituts étasuniens participent au projet avec le soutien du programme LARP (US LHC Accelerator Research Program).

Le projet a pour principal objectif de réduire la taille du faisceau au point de collision à l'aide d'aimants spéciaux. Des cavités compactes permettront d’accroître davantage la luminosité en élargissant la zone où les faisceaux se chevauchent. Les collimateurs protègeront les aimants supraconducteurs des faisceaux, et les liaisons supraconductrices limiteront les risques de dommages électroniques dus aux radiations et réduiront les interventions dans le tunnel.

Le projet HiLumi LHC explore également les lois fondamentales de la physique des accélérateurs avec la mise en place d’un système novateur de compression du faisceau au point d’interaction. Les chercheurs d’HiLumi s’intéressent à plusieurs questions : dans quelle mesure différents systèmes optiques influenceront la performance de la machine ? Et quelles conséquences le faisceau le plus puissant aura-t-il en interagissant avec lui-même, avec les éléments environnants et avec le second faisceau ?

Les réponses figureront dans le rapport final du projet HiLumi LHC, prévu pour août 2015.

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