Les 1S au CERN

(actualisé le )

Le 27 avril 2012 les élèves de 1S ont visités quelques installations du CERN.

Le bâtiment qui préparent les éléments de l’accélérateur de particules du L.H.C.

Le LHC, l’accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant du monde, est le dernier maillon du complexe d’accélérateurs du CERN. Il consiste en un anneau de 27 kilomètres de circonférence formé d’aimants supraconducteurs et de structures accélératrices qui augmentent l’énergie des particules qui y circulent. À l’intérieur de l’accélérateur, deux faisceaux de particules circulent à des énergies très élevées et à une vitesse proche de celle de la lumière avant de rentrer en collision l’un avec l’autre. Les faisceaux circulent en sens opposé, dans des tubes distincts placés sous un vide très poussé (ultravide).

Ils sont guidés le long de l’anneau de l’accélérateur par un puissant champ magnétique, généré par des électroaimants supraconducteurs. Ces derniers sont composés de bobines d’un câble électrique spécial fonctionnant à l’état supraconducteur, c’est-à-dire conduisant l’électricité sans résistance ni perte d’énergie.

Pour cela, les aimants doivent être refroidis à -271°C, une température plus froide que celle de l’espace intersidéral. C’est la raison pour laquelle une grande partie de l’accélérateur est reliée à un système de distribution d’hélium liquide qui refroidit les aimants ainsi que d’autres systèmes annexes.

Des milliers d’aimants de types et de tailles différents sont utilisés pour diriger les faisceaux le long de l’accélérateur. Parmi eux, les aimants principaux, dont 1234 aimants dipolaires de 15m de long utilisés pour courber la trajectoire des faisceaux, et 392 aimants quadripolaires de 5 à 7m de long qui concentrent les faisceaux. Juste avant la collision, un autre type d’aimant est utilisé pour “coller” les particules les unes aux autres, de façon à augmenter les probabilités d’une collision. Ces particules sont si minuscules que les faire entrer en collision revient à lancer deux aiguilles éloignés de 10km, l’une contre l’autre !

Groupe du « départ à 6H »

SOURCE : CERN

Le LHCb : Large Hadron Collider beauty

"L’expérience LHCb cherche à comprendre pourquoi nous vivons dans un Univers qui semble être constitué entièrement de matière, sans aucune présence d’antimatière.

L’expérience explorera les différences entre matière et antimatière en étudiant un type de particule appelée « quark beauté » ou « quark b ». Le LHC recréera les instants juste après le Big Bang, pendant lesquels les paires de quarks b et d’antiquarks b auraient été produites.

LHCb utilise une série de sous-détecteurs alignés le long du faisceau afin de traquer principalement les particules à petits angles. Le premier sous-détecteur est installé près du point de collision ; les autres se suivent sur une longueur de 20 m.

Une grande variété de types de quarks seront créés par le LHC avant de se désintégrer rapidement pour former d’autres particules. Pour intercepter les quarks b, la collaboration LHCb a mis au point des trajectographes mobiles, installés au plus près de la trajectoire des faisceaux.

La collaboration LHCb compte 650 scientifiques représentant 48 instituts et 13 pays (avril 2006)."

SOURCE : CERN

ATLAS

ATLAS est l’un des deux détecteurs polyvalents du LHC. Il explorera un large éventail de domaines de la physique, de la recherche du boson de Higgs à celle d’autres dimensions, en passant par la quête des particules qui pourraient constituer la matière noire. ATLAS enregistrera des séries de mesures sur les particules créées dans des collisions, déterminant leur trajectoire, leur énergie et leur identité.

Ces mesures sont réalisées dans ATLAS au moyen de six sous-systèmes de détection différents qui identifient les particules et mesurent leur impulsion et leur énergie. Un autre élément essentiel d’ATLAS est l’énorme système d’aimants permettant d’incurver la trajectoire des particules chargées pour mesurer l’impulsion.

Les interactions survenues dans les détecteurs d’ATLAS créeront un énorme flux de données. Pour traiter ces données, nous avons besoin d’un système de déclenchement, d’un système d’acquisition de données et d’un système de calcul.

Plus de 2900 scientifiques provenant de 172 instituts de 37 pays travaillent sur l’expérience ATLAS (décembre 2009).

SOURCE : CERN

CAST : CERN Solar Axion Telescope

Un téléscope pour de nouvelles particules

CAST (Télescope pour les axions solaires du CERN) est une expérience en quête de particules hypothétiques, les « axions ». Des théoriciens ont suggéré leur existence qui permettrait d’expliquer la subtile différence observée entre matière et antimatière au cours de processus faisant intervenir la force faible. Si les axions existent, on pourrait peut-être en trouver au centre du Soleil. Ces particules pourraient également faire partie de la matière sombre, invisible.

CAST recherche ces particules à l’aide d’un télescope spécialement conçu pour observer le Soleil. Il prend la forme d’un montage insolite de divers équipements provenant de la physique des particules et de l’astronomie. Le télescope est constitué d’un prototype d’aimant dipolaire développé pour le Grand collisionneur de hadrons (LHC), ses tubes à vide creux étant exploités comme tubes de visualisation. Pour que l’aimant puisse fonctionner à l’état supraconducteur, il est alimenté par une infrastructure cryogénique qui avait été utilisée auparavant pour l’expérience DELPHI au LEP (Grand collisionneur électron-positon). Un système de miroirs focalisant pour rayons X (récupéré du programme spatial allemand), un détecteur de rayons X à chaque extrémité et une plateforme mobile apportent la touche finale pour transformer l’aimant en télescope.

L’idée est que le champ magnétique agisse comme un catalyseur pour transformer les axions en rayons X, ce qui facilite leur détection. L’efficacité du système tient largement à l’intensité de l’aimant dipolaire supraconducteur et à sa longueur. CAST associe des techniques utilisées en physique des particules à d’autres issues de l’astronomie, tout en bénéficiant connaissances spécialisées du CERN dans les domaines des accélérateurs, de la détection des rayons X, des aimants et de la cryogénie

SOURCE : CERN

Le Globe


27 mètres de haut, 40 mètres de diamètre ... c’est à peu près la taille de la coupole de Saint Pierre de Rome ! Repère visuel inédit, de jour comme de nuit, le Globe de la science et de l’innovation est une métaphore du globe terrestre. Il est le nouveau messager du CERN vers la société, dans les domaines de la science, de la physique des particules, des technologies de pointe et de leurs applications dans la vie quotidienne.

Au rez-de-chaussée du Globe l’exposition « Univers de particules » offre au visiteur un voyage immersif dans le monde des particules jusqu’au big bang.

SOURCE : CERN

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