LHC, l'aventure continue...

[vaufrègesI3 15 079]

OK Simon, on avance, c'est prometteur !

En Mars 2009, lors d'un colloque, le CERN fêtait les 85 ans de Georges Charpak.. Le CERN a mis en ligne la vidéo d'une interwiev très émouvante dans laquelle il se raconte depuis son enfance et se projette dans l'avenir pour les prochaines avancées, grace au LHC, se réjouissant pour les jeunes physiciens..

http://cdsweb.cern.ch/record/1167500

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 01-10-2010).]

[rguinamard 38]

Bonjour à tous,
Personnellement, j'y connais rien en physique (je suis chimiste), mais je suis avec intérêt votre post car même sans comprendre, c'est vraiment exaltant !
Continuez !
Raphël

[AlSvartr 2 931]

Bonjour Raphaël,

N'hésite pas à poser des questions quand quelque chose semble plus difficile à comprendre, je suis convaincu qu'il y a toujours moyen d'expliquer les choses plus ou moins simplement :-)

a+

Simon

[rguinamard 38]

Bonjour Simon,
Tu sais, je suis sorti de mon école de chimie il y a 20 ans, et, à l'époque, en fac de science on parlait juste des quark comme constituants éventuels des neutrons ou protons. Alors des quark top, des bosons Z, W le higgs, la supersymétrie, les couleurs et le modèle standard....je suis loin d'avoir le niveau pour comprendre
J'ai même vu passer des "squarks" dans vos discussions.

Mais même sans comprendre grand chose, le LHC m’intéresse beaucoup, et j'apprécie particulièrement de suivre presqu'en temps réel vos avancées et sentir que vous êtes sur le point de découvrir des éléments nouveaux de la physique.

Enfin bon, au cas ou j'ai un peu de temps, connais tu un site pédagogique ou un petit bouquin bien fait qui expliquerai un peu tout ça ?
A+
Raphaël

[vaufrègesI3 15 079]

Des nouvelles pas très rassurantes pour le LHC..

Dans son « press releases » du 17 sept 2010, dont je viens seulement de prendre connaissance, le Conseil du CERN annonce - je cite : un « plan d'économies »..

Il y est annoncé que - je cite : «..le plan adopté protège le programme vedette du CERN, le LHC, et réalise des économies en ralentissant le rythme d’autres programmes ».

http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR18.10F.html

Il est permis d'en douter, car - je cite à nouveau : « Parmi les programmes qui seront affectés, il y a le relèvement de l'intensité des faisceaux du LHC, qui permettra aux expériences d'accumuler des données plus rapidement. Ce relèvement aura donc lieu plus tard que prévu, et le nouvel accélérateur linéaire ne sera opérationnel qu'en 2016 au lieu de 2015 ».

En fait, c'est même dès 2013 que ce nouvel accélérateur, le « Linac 4 » (Linéar accélérator) devait initialement être opérationnel !!..

Le « Linac » est le premier accélérateur de la chaîne d’accélération des protons. C’est dans cette longue ligne droite que les protons, extraits d’une simple bouteille d’hydrogène, subissent leur première phase d’accélération et de focalisation. Ils sont ensuite accélérés dans l'injecteur « Booster » (synchrotron d’une circonférence de 157 m), puis dans le « PS » (Synchrotron à Protons, 628m de circonférence), puis passés au « SPS » (SuperSynchroton à Protons de 7 km de circonférence) avant de parvenir dans la grande boucle du LHC.

Le remplacement du Linac 2 actuel - 30 années de service - est capital pour l’amélioration future du LHC. La luminosité du grand accélérateur devra en effet être progressivement augmentée une fois que son niveau nominal sera atteint. La luminosité est, avec l’énergie, l’un des deux paramètres essentiels d’un accélérateur : Elle détermine la fréquence de collisions entre les particules. Or, la chaîne d’injecteurs du LHC constitue le principal frein à l’augmentation de la luminosité. Les faisceaux fournis par ce complexe devraient être bien plus denses, ce qui est impossible avec les machines actuelles. A noter que le système PSB « proton synchroton  Booster » aura 50 ans d'existence en 2011... C'est pourquoi il est prévu son remplacement par le « SPL » (Linac à protons superconducteur), ainsi que celui du PS, le « PS2 ».

Mais quand ?

Le Linac 4 délivrera des faisceaux à une énergie de 160 MeV, contre 50 MeV pour le Linac 2 actuel. Cet accélérateur de 80 mètres de long (contre 36 mètres pour le Linac 2) permettra en outre d’obtenir une intensité de faisceau deux fois plus élevée à la sortie du PS Booster, ce qui contribuera à relever la luminosité du LHC.
Par ailleurs, les physiciens y ajouteront une autre astuce. Le Linac 4 injectera dans les anneaux du PS Booster des ions H-, des protons entourés de deux électrons. Cette technique, appelée « injection par échange de charge » a été inventée dans les années 70. Elle permet d’obtenir des faisceaux plus denses, avec moins de pertes et plus de flexibilité à l’injection.

Reporter l'installation de Linac à 2016 aura donc de lourdes conséquences.. Par ailleurs l'arrêt complet du LHC en 2012 est confirmée, sachant que cet arrêt pourrait intervenir dès l'automne 2011, dans un an pile donc..

A la lumière de ces éléments, si les non dit sont du même tonneau pour la nécessaire montée en puissance que pour la luminosité, je comprend mieux pourquoi Simon est pessimiste pour les 14 TeV en 2013..

PS : A noter que dans le cadre de l’expérience « ALICE » le LHC accélère également des ions plomb qui ont un parcours légèrement différent, en particulier ils subissent leur première accélération dans l'accélérateur linéaire Linac-3 ..

PS2 : Salut Raphaêl, bienvenue .. Perso, pour le LHC, je me réfère souvent à ce guide mis en ligne par le CERN.. :

http://cdsmedia.cern.ch/img/CERN-Brochure-2008-001-Fre.pdf

Sinon, pour la physique, plein de sources possibles. celle-ci me parait assez synthétique, mais bien sûr tout dépend des besoins :

http://villemin.gerard.free.fr/Science/PaIntro.htm

Simon pourra sans doute te renseigner mieux que moi

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 07-10-2010).]

[jackbauer 2 13 729]

Oui... j'avais fait mention de problèmes budgétaires un peu plus haut (28 août) ; Mais vu le retard déjà accumulé on est plus à ça près !!!

[vaufrègesI3 15 079]

Oui Jack, j'avais lu l'article du monde que tu avais posté..

Mais je n'imaginais pas que celà impacterait aussi directement sur le LHC.. Il n'y a pas que le LHC au CERN..
Certes, le Linar 4 est un gros investissement, mais il est semble t'il un élément très important permettant le développement des performances du LHC. Rien que pour la phase de génie civil il est prévu d'évacuer 40 000 m3 de terre pour le positionner au même niveau que le PS Booster actuel, puis de bétonner et de recouvrir de terre, et enfin d'ériger ensuite un batiment de 100m de long.

Le premier échéancier prévoyait que Linac 4 soit opérationnel en 2013.. On est passé à 2015, puis à 2016 suite à ces restrictions budgétaires..

Ce qui est clair aussi c'est que beaucoup d'autres opérations d'améliorations du bazar sont prévues, sur des aimants quadripolaires, sur les systèmes de sécurité et de prévention associés, les PS et SPS etc.., probablement pendant la période d'arrêt fin 2011 à début 2013.. Et ça va couter cher aussi.

Il va falloir s'armer de patience, et de bonnes nouvelles ne sont pas exclure d'ici là, restons zen..

[vaufrègesI3 15 079]

Enfin proches d'une nouvelle physique ?..

Le 14 octobre 2010 le LHC a atteint son objectif 2010 en termes de luminosité, soit 10^32/cm2/s. Il s’agit de la mesure du taux de collisions proton-proton dans les expériences.

C’est une étape importante en vue de collecter la quantité de données attendues fin 2011 (1 fb-1 dans le jargon des physiciens). Avec cette quantité de données, on aura de bonnes chances d'observer une nouvelle physique dans la gamme d’énergie actuelle de collision au LHC.

Le reste de cette période d’exploitation 2010 avec protons sera consacré à collecter le plus de données possible avant le passage aux ions plomb en novembre.

http://public.web.cern.ch/public/Welcome-fr.html

Selon Rolf Heuer : "Il importe de ne pas sous-estimer l’importance de cette étape étant donné que c’est un palier nécessaire pour atteindre un plus vaste objectif, à savoir fournir aux expériences une luminosité intégrée de 1 fb-1 d’ici à la fin 2011. C’est la quantité de données dont nous avons besoin pour être sûrs que, si la nature a mis la nouvelle physique sur notre chemin à l’énergie actuelle de collision au LHC, nous aurons de bonnes chances de l’observer."

http://user.web.cern.ch/user/news/2010/101014.html#fr

[Ce message a été modifié par vaufrègesI3 (Édité le 16-10-2010).]

[Joël Cambre 1]

Vaufrèges13, en langage clair cela veut dire qu'on va bientôt parvenir à atteindre les énergies de collision prévues? Ce serait pour quand en principe, si tout va bien?

[vaufrègesI3 15 079]

En tout cas Joël on approche d'une frontière qui, au delà, nous permettra on l'espère d'observer autre chose que le modèle standart. C'est bien ce que Simon précisait le 29 septembre..

Ce n'est pas simplement une question d'énergie, mais aussi de ce que les physiciens appellent dans leur jargon "la luminosité des faisceaux".

Le concept de luminosité n’est pas difficile à saisir. On peut le voir comme l’intensité d’un courant, d’un flux de particules traversant une surface donnée. De la même façon qu’une pause pour obtenir une image nette doit être d’autant plus longue que la lumière et le flux de photons est plus faible, on comprend que découvrir de façon indubitable un signal net lié à l’existence du boson de Higgs (par exemple) nécessite une luminosité pour les faisceaux de protons la plus élevée possible.
On espère améliorer encore cette luminosité obtenue en 2010 d'un facteur 2 d'ici fin 2011, avant l'arrêt..

Coté énergie des collisions, on en est toujours à 7 TeV, la moitié de ce qui est espéré maintenant pour 2013..

Simon peut nous confirmer et en dire plus

[vaufrègesI3 15 079]

C'est reparti..

À quelques semaines de la fin de l’arrêt technique du LHC et du démarrage de l’exploitation 2011, courant février, les indispensables travaux de maintenance au niveau des services aux accélérateurs (systèmes de distribution d’électricité, systèmes de refroidissement et de ventilation, systèmes cryogéniques, systèmes d’accès et de sécurité, vide, ponts et ascenseurs) battent leur plein.

Outre ces travaux de maintenance, l'accélérateur subit certaines modifications en prévision de l’exploitation 2011. Les travaux se déroulent conformément au calendrier et les préparatifs en vue du remplissage de la machine avec de l’hélium liquide vont déjà commencer cette semaine.

Toutes les activités prévues se déroulent dans les délais de manière que les tests sur le matériel du LHC puissent débuter le 24 janvier, en commençant par la mise à l’épreuve de l’assurance qualité électrique (ELQA) des circuits électriques. L’arrêt technique se terminera fin janvier et l’exploitation avec faisceau reprendra à la mi-février, après deux semaines intenses de mise en service du matériel.

En principe on en resterait aux 7 TeV pour 2011, comme en 2010, mais je note ceci dans la news du CERN, lien ci-dessous - je cite : [i]"l’installation de condensateurs supplémentaires au niveau du système de protection contre les transitions résistives (QPS) en prévision d’un possible relèvement de l’énergie du faisceau en 2011[i]. A voir donc...

Pour rappel, le LHC sera stoppé de fin 2011 à début 2013 en vue de nouveaux - gros - travaux d'amélioration..
http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2011/03/News%20Articles/1321846?ln=fr

Fin 2010, le LHC est passé rapidement des protons aux ions plomb. La machine a dépassé d’un facteur trois les valeurs de luminosité de crête et de luminosité intégrée. Dans les collisions ion-ion, la température est si élevée que les partons (les quarks et les gluons), qui sont habituellement confinés à l’intérieur du noyau, circulent librement pour former une « soupe » très dense et chaude qu’on appelle plasma quarks-gluons, un état de la matière a existé un millionième de seconde après le big bang.

Compte rendu de ces expériences ici :
http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/50/News%20Articles/1312215?ln=fr

Autre chose..

Le Tevatron ferme fin 2011 !

Il n’y aura pas de prolongation pour les expériences en cours au Tevatron, comme certains le proposaient. Le collisionneur de protons et d’antiprotons ayant conduit à la découverte du quark top fermera bel et bien en septembre 2011.

C’est la désolation pour certains physiciens qui attendaient un prolongement de trois années pour le fonctionnement du second plus grand collisionneur de particules au monde après le LHC. Le Department of Energy a en effet décidé la fermeture du Tevatron du Fermilab, faute des crédits suffisants pour assurer son fonctionnement. C'est la crise..

Les premiers faisceaux de particules du Tevatron avaient commencé à circuler en 1983.

Pour l'anecdote noter que, comme le LHC, le Machintron a eu sa vidéo de rap sur YouTube ! :

http://www.youtube.com/watch?v=oaG6umMkbxg

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/en-bref-le-tevatron-fermera-a-la-fin-de-lannee-2011_27438/

PS : Simon, t'es toujours par là ? Fais gaffe, j'en connais un ici de mal intentionné qui jugerait que t'es encore en vacances.

[PerrouriefhCedric 4 121]

Intéressant le compte rendu des expériences !

quote:

---

Il n’y aura pas de prolongation pour les expériences en cours au Tevatron, comme certains le proposaient. Le collisionneur de protons et d’antiprotons ayant conduit à la découverte du quark top fermera bel et bien en septembre 2011.

C’est la désolation pour certains physiciens qui attendaient un prolongement de trois années pour le fonctionnement du second plus grand collisionneur de particules au monde après le LHC. Le Department of Energy a en effet décidé la fermeture du Tevatron du Fermilab, faute des crédits suffisants pour assurer son fonctionnement.

---

C'est dommage en effet de fermer ce vieux machin 27 ans ! L'est plus vieux que moi Quand on est chercheur et qu'on travaille plusieurs décennies sur un même site, il y a un moment où on doit commencer à s'attacher aux choses . Mais bon, quelles grandes expériences restait-il à faire avec lui ? Et s'il en restait, je suis sûr qu'il sera possible de les réaliser avec d'autres accélérateurs de particules, non ? Il aura quand même marqué l'histoire cet appareil, avec entre autres la découverte du quark top comme tu le rappelles

[jackbauer 2 13 729]

Merci pour le résumé !!

Bad news pour la physique de l'autre côté de l'Atlantique... Espérons que les baisses de crédits n'affectent pas trop la NASA et l'astronomie (c'est déjà le cas pour les dépenses de fonctionnement)

Vauffy, t'as oublié de nous traduire les paroles du rap !!!!!!!

[Superfulgur 16 087]

Merci Vauvrèges...

Tu écris :

"En principe on en resterait aux 7 TeV pour 2011, comme en 2010"

Contre 14 Tev, donc. Peux tu nous rappeler quel progrès constituent ces 7 TeV par rapport aux précédents collisionneurs ?

S

[jackbauer 2 13 729]

Le n° de janvier de Science & vie consacrait un article au CERN, traçant le bilan d’une année de rodage et les promesses pour 2011 :

« …La première publication sur le Higgs au LHC sera probablement écrite avant l’été, et portera sur une exclusion. Et si la masse se trouve autour de 160 GeV, on peut faire l’hypothèse d’une publication en décembre pour annoncer une découverte… »
(Abdelhak Djouadi, théoricien au CERN)
« Il est possible que les premiers résultats dépassent ces espérances . Auquel cas, probablement durant l’été, il pourrait être decidé de poursuivre la récolte de données supplémentaire à 7 TeV, afin de permettre une découverte ferme et définitive du Higgs en 2012... »

Autre découverte possible avant la fin de l’année : celle de particules supersymétriques !

[vaufrègesI3 15 079]

>>"..quel progrès constituent ces 7 TeV par rapport aux précédents collisionneurs ?"<<

Pour le prédécesseur du LHC par exemple, le LEP (pour Large Electron Positron), arrêté en 2000 : De 1989 à 1995 (phase LEP 1), l'énergie des collisions était d'environ 91 GeV. De 1995 à 2000, durant la phase LEP 2, l'énergie a été graduellement augmentée de 130 à 209 GeV.

Actuellement, l'accélérateur du Fermilab de Chicago, réalise des collisions entre particules jusqu'à 2 TeV.

En physique des particules, l’unité d’énergie la plus fréquemment utilisée est l’électronvolt (eV) et ses dérivés, les keV (10^3 eV), MeV (10^6 eV), GeV (10^9 eV) et Tev (10^12 eV). L’électronvolt est une unité commode car les quantités d’énergie étudiées par les physiciens des particules sont très petites.

Dans les collisions de particules, c’est la concentration d’énergie qui est exceptionnelle. En frappant dans nos mains, on provoque une "collision" d’une énergie sans doute plus élevée que celle des protons dans le LHC, mais beaucoup moins concentrée. En faisant le même mouvement avec une aiguille placée perpendiculairement entre nos mains, l’effet serait certainement tout autre !

Ces énergies ne sont pas impressionnantes si on les compare à celles auxquelles nous avons affaire au quotidien. En fait, 1 TeV correspond plus ou moins à l’énergie cinétique d’un moustique en vol. Ce qui est exceptionnel dans le LHC, c’est qu’il concentre l’énergie dans un espace environ mille milliards de fois plus petit qu’un moustique.

La plupart des objets qui intéressent les physiciens des particules élémentaires aujourd'hui n'existent pas à l'état libre dans la nature, ils doivent être créés artificiellement en laboratoire. La célèbre équation E=mc2 gouverne l'énergie de collision E requise pour produire une particule de masse m. Plusieurs des particules les plus intéressantes sont si lourdes que des énergies de collision de centaines de GeV sont nécessaires pour les créer.

[vaufrègesI3 15 079]

CHANGEMENT DE STRATEGIE AU CERN !! :

Le CERN annonce aujourd'hui que le LHC fonctionnera en 2012 !

Je cite :

Genève, le 31 janvier 2011. Le CERN a fait savoir ce jour que le LHC fonctionnera jusqu’à la fin de 2012, avec un bref arrêt technique fin 2011. L’énergie de faisceau sera de 3,5 TeV en 2011. Cette décision a été prise par la Direction du CERN suite à l’atelier de Chamonix, organisé chaque année pour établir le calendrier d'exploitation du LHC, et à un rapport du Comité consultatif du CERN pour les machines, rendu public aujourd’hui. Elle donne aux expériences LHC de bonnes chances de découvrir une nouvelle physique dans les deux années à venir, avant le long arrêt prévu pour préparer une exploitation de la machine à de plus hautes énergies à compter de 2014.

Il était prévu initialement de faire fonctionner le LHC jusqu’à la fin de 2011, puis de procéder à un long arrêt technique - en 2012 - afin de préparer la machine pour une exploitation à sa pleine énergie nominale, soit 7 TeV par faisceau.

"Le LHC a extrêmement bien fonctionné en 2010 et de nouvelles améliorations sont prévues en ce qui concerne la performance ; nous avons donc de grandes chances d’arriver à des résultats intéressants d’ici à la fin de cette année, a indiqué Sergio Bertolucci, directeur de la recherche au CERN. Si la nature nous fait le cadeau d’avoir placé la plus légère des particules supersymétriques ou le boson de Higgs dans la gamme d’énergies actuelle du LHC, les données que nous comptons recueillir d'ici à la fin de 2012 devraient nous permettre de mettre la main dessus."

L’exploitation sera ensuite stoppée mi-décembre 2011 pour un bref arrêt technique, puis reprendra début 2012.
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR01.11F.html

Je me demande quand même si des aspects financiers n'ont pas influencé cette décision. En effet, reporter le long arrêt technique de 2012 à 2013 retarde ainsi d'une année les lourds travaux, et donc les investissements conséquents prévus sur le LHC pour tenter d'approcher l'énergie de collision optimum 14 TeV...
Mais non, là je fais du mauvais esprit, c'est lamentable..

[PascalD 4 365]

Ou alors, ils ont aperçu le bout d' un poil de moustache d'un truc "beyond the standard model" , et ils veulent confirmer ?

Mais bon, t'as sûrement raison , ça serait trop beau.

[vaufrègesI3 15 079]

>>"Ou alors, ils ont aperçu le bout d' un poil de moustache d'un truc "beyond the standard model"<<

C'est très possible aussi Pascal. Je crois que je deviens trop soupçonneux. Je fais un peu comme Superboson, je vois le mal partout.

Quoique..

[PerrouriefhCedric 4 121]

Ha bon Pascal, parce que les bosons portent la moustache ?

(PS : je suis déjà sortiiiii... )

[jackbauer 2 13 729]

... comme je l'ai fait remarqué un peu plus haut c'était déjà dans l'article de S&V relevé !!

[PerrouriefhCedric 4 121]

Quoi, que les bosons... non ?!

[vaufrègesI3 15 079]

Dans l'article que tu citais Jack, la poursuite en 2012 devait être, éventuellement, décidée durant l'été (2011), en fonction des résultats :

>>"Auquel cas, probablement durant l’été, il pourrait être decidé de poursuivre la récolte de données supplémentaire à 7 TeV, afin de permettre une découverte ferme et définitive du Higgs en 2012..."<<

Finalement, ils ont décidé aujourd'hui de poursuivre en 2012, sans attendre donc.
On peut interpréter cette décision de différentes façons..

[jackbauer 2 13 729]

Futura-sciences avance ses hypothèses sur la nouvelle stratégie du CERN : http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/en-bref-le-lhc-continuera-a-chasser-le-boson-de-higgs-en-2012_27695/

Extrait :
« …On peut penser que suite à la décision de stopper le Tetravon, la course à des énergies plus élevées pour repérer les premiers signes du boson de Higgs ou d’une nouvelle physique avant les chercheurs du Fermilab n’est plus nécessaire, d'où la décision prise par le Cern. De plus, effectuer des collisions à 8 Tev, comme il était prévu, présentait un certain risque étant donné les défauts découverts dans les connexions entre aimants supraconducteurs. Rappelons qu’un incident en septembre 2008 avait conduit à un retard non négligeable du calendrier du LHC.
Les chercheurs du Cern peuvent donc maintenant jouer complètement la carte de la prudence et après un bref arrêt technique fin 2011, le LHC fonctionnera jusqu’à la fin de 2012... »

[vaufrègesI3 15 079]

Merci de l'info Jack

Augmenter à 8 TeV avait été envisagé en effet, mais les incidents survenus au démarrage en 2008, les coûts et le coup d'arrêt qui en ont résulté, ont fait prendre conscience de pas mal de choses. Ce n'est pas pour rien qu'on prévoit un arrêt technique de plus d'un an et des modifications de nombreux systèmes pour passer à un niveau de puissance plus élévé

Dans le Bulletin du CERN, le Directeur des accélérateurs et de la technologie, Steve Myers, le dit clairement :

Nous avons décidé de rester à 3,5 TeV. La réponse est simple, mais on y est arrivé après mûre réflexion. Les arguments peuvent se résumer ainsi : même si un relèvement de 0,5 TeV augmenterait la sensibilité des expériences à de nouvelles particules, une analyse objective et attentive de la situation a montré que le risque était trop élevé pour l’augmentation prévue de la sensibilité.