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[PHOTO TECH] Linac 4, la source de faisceaux de protons du LHC

Séverine Fontaine
[PHOTO TECH] Linac 4, la source de faisceaux de protons du LHC

© CERN

Les images sont souvent plus parlantes que les mots. Chaque semaine, Industrie & Technologies sélectionne une photographie qui prouve que la technologie peut être spectaculaire. Aujourd’hui, nouvelle immersion au Cern, pour découvrir la source de faisceaux de protons du LHC.

Il mesure 80 mètres de long et est situé à 12 mètres sous terre. L’accélérateur linéaire 4 (Linac 4) du Cern a été conçu pour accélérer les ions d’hydrogène négatifs à des énergies élevées. Il constituera la source de faisceaux de protons du grand collisionneur de hadrons (LHC) – à la place du Linac 2 – lors de l’arrêt prévu en 2019-2020. Linac 2 accélère actuellement les protons jusqu’à 50 MeV, alors que le Linac 4 portera les ions d’hydrogènes négatifs à l’énergie de 160 MeV. Les ions sont pulsés à travers l’accélérateur par tranche de 400 microsecondes.

Les ions qu’accélère Linac 4 sont formés d’un atome d’hydrogène et d’un électron supplémentaire. Lors de leur injection dans le Synchrotron injecteur du PS – qui fait partie de la chaîne d’injection du LHC – les ions se séparent de leurs deux électrons pour ne garder que les protons. « Ce procédé permet d’accumuler davantage de particules dans le synchroton, de simplifier l’injection, de réduire les pertes de faisceau lors de l’injection et d’obtenir un faisceau plus brillant », précise le Cern.

Comment se réalise l’accélération ?

 Pour charger des conducteurs cylindriques, les accélérateurs linéaires emploient des cavités radiofréquence. « Les ions franchissent les conducteurs, qui oscillent entre charge positive et charge négative. Les conducteurs exercent ainsi alternativement une répulsion et une attraction sur les particules, provoquant leur accélération. De petits aimants quadripolaires permettent de resserrer le faisceau d’ions d’hydrogène. Lorsque les particules approchent la vitesse de la lumière, l’énergie transmise par les conducteurs se convertit en masse. »

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