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LHC : les pistes du Cern pour réparer l'aimant et éviter le court-circuit

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Le Cern a rapidement expliqué l'incident ayant conduit à repousser le redémarrage du LHC d'au moins une semaine. Un court-circuit n'ayant entraîné aucun dégât a en effet été repéré dans un des aimants supraconducteurs du secteur 3-4 du Grand collisionneur de hadrons. Les ingénieurs se penchent actuellement sur plusieurs options pour résoudre ce problème.

Les ingénieurs Aline Piguiet et Markus Albert procèdent à des radiographies du dipôle supraconducteur où est survenu un court-circuit, dans le secteur 3-4 du tunnel du LHC. © Maximilien Brice, Cern

Le 19 septembre 2008, une importante fuite d’hélium au LHC, provoquée par une défaillance électrique dans les connexions d'aimants dipolaires supraconducteurs du secteur 3-4, avait conduit à un retard d'environ un an dans le lancement de la première phase d'exploitation des données des collisions du LHC. Il avait fallu arrêter la machine pour examiner de plus près ces aimants et redémarrer plus prudemment par la suite un programme d'expériences.

Aucun incident aussi dramatique ne s'est produit le 21 mars 2015 quand les ingénieurs et les physiciens du LHC ont découvert l'existence d'un court-circuit, un défaut à la terre plus précisément, au niveau du circuit des dipôles principaux dans le secteur 3-4 du LHC. Tous les systèmes de protection, qui avaient d'ailleurs justement été améliorés pendant ces deux dernières années de préparation du LHC pour son second « run », ont parfaitement fonctionné. Il n'y a donc eu aucun dommage à la machine, contrairement à ce qui s'était produit en 2008.

Une des images fournie par la radiographie concernant le dipôle supraconducteur dans le secteur 3-4 du LHC où un court-circuit survenu

Une des images fournies par la radiographie concernant le dipôle supraconducteur dans le secteur 3-4 du LHC où un court-circuit est survenu le 21 mars. © Maximilien Brice, Cern

Il a été possible dans un premier temps de localiser rapidement à 10 cm près l'endroit où se produisait le court-circuit de nature intermittente. Comme l'explique le Cern dans un communiqué indiquant la nature de cet incident ayant conduit à différer le redémarrage du plus puissant accélérateur de particules de la Planète : « Chaque dipôle du LHC comporte un empilement de diodes contenues dans une boîte située sous l'aimant. La diode offre une déviation au courant en cas de transition résistive. Le défaut se situe dans le tube vertical reliant l'enveloppe de l'aimant à la boîte à diodes. Le scénario le plus probable est qu'un petit fragment de métal s'est glissé dans le tube et crée un contact entre le tube (terre) et l'un des câbles qui conduit à la diode ».

Une réparation qui pourrait conduire à un retard de 6 semaines

Pour en savoir plus, les ingénieurs ont entrepris d'examiner au rayon X l'aimant incriminé. Il ne va en effet pas de soi d'ouvrir la machine pour y regarder de plus près car elle a été refroidie en dessous de 2 kelvins avec de l'hélium liquide. Il faudrait donc réchauffer le secteur 3-4 du LHC puis abaisser à nouveau sa température après avoir effectué une intervention. Or ces opérations prendraient environ 6 semaines.

Avant de prendre une pareille décision, plusieurs options sont possibles et sont actuellement à l'étude. La radiographie a effectivement mis en évidence ce qui semble être des fragments de métal. Si tel est bien le cas, il est peut-être possible de supprimer le court-circuit en injectant une impulsion de courant contrôlée afin de tenter de faire fondre ces fragments. Une autre solution consisterait à tenter de déloger ces fragments en modifiant le flux d'hélium dans l'aimant. Le Cern ne tardera sûrement pas à annoncer quelle option a été choisie et quels résultats ont été obtenus.

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