La réunion annuelle de la collaboration HL-LHC, qui s'est tenue le 15 octobre dernier, avait une saveur particulière cette année : en effet, nous sommes maintenant à mi-chemin entre le début du projet, remontant à 2010, et le démarrage de la machine pour la physique, prévu en 2026. À ce jour, le projet en est exactement au stade prévu. Les travaux de génie civil et de développement technologique avancent bien et le profil des dépenses reste conforme aux prévisions budgétaires.
Le projet HL-LHC est un projet mondial auquel contribuent non seulement les États membres et les États membres associés du CERN, mais également 13 autres pays du monde entier. Le Directeur général du KEK, au Japon, et le Directeur général du CIEMAT, en Espagne, étaient d’ailleurs présents à la réunion annuelle. Parmi les États non-membres, les États-Unis d'Amérique sont un partenaire important. Le Canada, le Japon et la Chine ont rejoint récemment la collaboration et la Russie va probablement faire de même prochainement.
À ce jour, de bons progrès ont été réalisés à tous les niveaux. Les travaux de génie civil avancent bien ; la construction de nouveaux puits d'accès se terminera comme prévu vers la fin de l'année, alors que les travaux d’achèvement de nouveaux tunnels seront réalisés autant que possible avant l’arrêt du LHC. Les travaux de génie civil souterrains se termineront, quant à eux, pendant le LS2. Le LHC à haute luminosité exige un grand nombre de nouvelles technologies, que ce soit pour les aimants, pour les cavités-crabe qui guideront les faisceaux afin de produire le plus de collisions possible, ou encore pour les amenées de courant qui alimenteront les aimants.
Le rapport de la réunion de la collaboration HL-LHC étant très exhaustif, je me focaliserai ici sur un aspect en particulier : l'utilisation de nouveaux types de supraconducteur, des éléments technologiques cruciaux pour le HL-LHC. Certains des nouveaux aimants utiliseront par exemple des fils en niobium-étain. Cette technologie avait été envisagée pour le LHC, mais, à l'époque, elle n’avait pas été retenue, considérée comme n’étant pas suffisamment éprouvée. Le niobium-étain est cassant, et par conséquent difficile à enrouler autour des bobines magnétiques. Toutefois, comparé au niobium-titane, utilisé dans les aimants du LHC, le niobium-étain présente l'avantage de résister à des champs magnétiques beaucoup plus forts, ce qui est extrêmement utile au HL-LHC, dans lequel ce sont des densités de champ élevées qui permettront d’atteindre une luminosité élevée. Cela signifie aussi que le HL-LHC sera un important banc d'essai pour cette technologie nouvelle.
Le diborure de magnésium est un autre exemple de supraconducteur qui sera appliqué au HL-LHC. Des essais sont en cours en vue d'utiliser ce matériau relativement économique pour les lignes de transfert qui alimenteront les aimants du HL-LHC. Ce composé présente une température critique élevée pour un supraconducteur conventionnel, ce qui le rend potentiellement intéressant pour les lignes de transport électrique du réseau. Dans ce domaine également, le HL-LHC sera un banc d'essai utile pour l'industrie. Globalement, à mi-parcours, le HL-LHC est prometteur en tant que laboratoire, non seulement pour la physique fondamentale, mais également pour l'innovation technique.
En résumé, le LHC à haute luminosité s'annonce un digne successeur du LHC, lequel connaît une nouvelle année spectaculaire. La deuxième période d'exploitation pour la physique avec protons a pris fin la semaine dernière. Plus de 185 fb-1 de données ont été livrées depuis 2010 ; l'objectif des 150 fb-1 a donc largement été dépassé : mission accomplie ! Il ne reste plus que 24 jours d'exploitation avec ions plomb cette année pour terminer en beauté la deuxième période d'exploitation.
À l’occasion du long arrêt, une préparation coordonnée en vue de la troisième période d'exploitation et du HL-LHC sera cruciale pour l'avenir à long terme du CERN. Lorsque cette troisième période d'exploitation sera lancée en 2021, nous voulons pouvoir compter sur une luminosité intégrée totale de plus de 300 fb-1 avant la fin de 2023. Le LHC à haute luminosité prendra le relais en 2026, avec l'objectif d'atteindre 3 000 fb-1 de données d'ici à 2037.
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