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Les aimants des accélérateurs du futur seront-il en bismuth ?

ActualitéClassé sous :physique , bismuth , aimant supraconducteur

La possibilité de disposer d'aimants supraconducteurs plus puissants intéresse les industrielles et les médecins mais aussi les physiciens des particules. Le gouvernement américain vient de débloquer 4 millions de dollars pour la mise au point d'aimants basés sur le bismuth, capables d'atteindre des intensités de champs magnétiques au moins double de ceux du LHC.

La saga des aimants pour les accélérateurs est ancienne. Sur cette photo, on voit l'aimant principal ayant équipé le cyclotron utilisé par Enrico Fermi pour étudier les pions liant protons et neutrons. Il s'agit d'un aimant qui n'était pas supraconducteur comme ceux du LHC et du Tevatron aujourd'hui. Crédit : Fermilab Today

Pour le fonctionnement d'accélérateurs de particules comme ceux du Tevatron ou du LHC, il est nécessaire de disposer d'aimants supraconducteurs pour courber et focaliser les faisceaux de particules se déplaçant presque à la vitesse de la lumière.

Dans les deux cas, la technologie employée est basée sur des alliages de niobium et de titane, ce qui permet aux aimants de l'accélérateur du Fermilab d'atteindre les 4 Tesla et ceux du LHC les 8 Tesla. On aimerait faire mieux et l'une des voies prometteuse consiste à utiliser des alliages de bismuth et d'étain. On est par exemple arrivé récemment à des intensités de 13 Tesla avec ce genre de matériaux et les spécialistes des milieux magnétiques n'écartent pas l'idée que l'on puisse un jour atteindre les 50 Tesla.

C'est pourquoi le Fermilab, faisant partie de la High Field Superconducting Magnet Collaboration regroupant des laboratoires privés et nationaux américains, récemment doté des 4 millions de dollars, est en train de se lancer dans des tests sur des câbles fabriqués en BSCCO2212. Le problème à surmonter est que sa fabrication nécessite de chauffer le matériel à 800°C. Ce faisant, il devient une sorte de céramique et il se brise très facilement.

Les recherches sur les aimants équipant aujourd'hui le Tevatron ont été lancées il y a 30 ans et elles ont eut des retombées non négligeables dans le domaine de l'IRM en augmentant la résolution des images obtenues et en permettant de faire entrer des appareils puissants dans plusieurs hôpitaux alors que ces derniers étaient plutôt présent dans les laboratoires de recherches en neurosciences.

Les aimants supraconducteurs en bismuth sont donc certainement plus que les aimants des accélérateurs du futur.

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