Vers la machine SSC et ses détecteurs

Le 30 juillet, peu avant le vote du Sénat sur le SSC, le Président des Etats-Unis Georges Bush a rendu visite au Laboratoire du supercollisionneur supraconducteur (SSC) dans le comté d'Ellis, Texas; il a déclaré «Je me battrai durement pour le supercollisionneur et je continuerai de me battre». Après avoir fait allusion au voyage de Christophe Colomb il y a cinq cents ans, le Président a poursuivi «Notre aventure ne consiste pas à parcourir les océans, mais plutôt à nous diriger vers les confins de l'Univers et à voir la naissance de l'espace et du temps. Notre vaisseau ne s'appelle pas la Santa Maria, il s'appelle le supercollisionneur». (Photo John Bird)

les interactions doubles contenues dans le détecteur, on peut les interpréter comme une interaction d'un neutrino primaire produisant une particule secondaire plus lourde. Il y a quelque temps que les expérimentateurs ont observé ces événements, mais ils ne l'ont pas annoncé avant d'avoir effectué une analyse complète des données.

Un autre résultat récent relatif au neutrino a été obtenu dans les données initiales de l'expérience KARMEN à la machine ISIS au Laboratoire Rutherford-Appleton du Royaume-Uni; elle a observé une excitation de noyaux par des courants neutres.

Pour être complète, la réunion de Grenade traitait également amplement des expériences en cours en dehors du secteur strictement réservé aux neutrinos avec les derniers résultats des quatre expériences au collisionneur électron-positon LEP du CERN et de plusieurs autres études importantes. Ici le modèle standard règne en maître et ces résultats seront disséqués en détail lors de la grande réunion de physique des hautes énergies de l'été à Dallas en août.

La physique des neutrinos est toujours intéressante, mais il est rare qu'elle avance rapidement et il faut du temps pour confirmer les résultats nouveaux: «Beaucoup d'entre nous viennent aux conférences sur les neutrinos depuis des années en attendant qu'il se passe quelque chose» a remarqué Sheldon Glashow dans son allocution d'ouverture à Grenade intitulée «les neutrinos: la frontière insaisissable». A Grenade ils n'ont pas été déçus.

Neutrino 92 était organisée par un comité dirigé par Angel Morales de Saragosse.

Gordon Fraser

Coup de poignard dans le dos

Le 17 juin, juste après la mise sous presse du numéro de juillet/août du Courrier CERN, le monde de la physique a été choqué et abasourdi par un vote inattendu de la Chambre des Représentants des Etats-Unis mettant un terme au projet de supercollisionneur supraconducteur actuellement en cours de réalisation dans le Comté d'Ellis, Texas.

Avec une majorité de 232 sur 413 votants, une Chambre des députés préoccupée par l'équilibre du budget des Etats-Unis a exclu tout financement courant important du SSC dans un panier important de sujets portant sur l'énergie.

La direction du CERN a immédiatement publié une déclaration pour faire savoir «qu'elle était choquée par ce vote, espérant qu'il sera infirmé pour éviter de créer un vide inquiétant dans un domaine

important de la recherche scientifique». «Les physiciens européens des hautes

énergies ont toujours entretenu d'excellentes relations de coopération scientifique avec leurs collègues américains et partagé sans restriction l'utilisation des grandes installations» a-t-elle encore déclaré. «Dans cet esprit, le projet LHC, le grand collisionneur de hadrons au CERN, et le projet SSC aux Etats-Unis ont été considérés dès l'origine comme complémentaires. Européens et Américains sont depuis des années en concurrence amicale sur le chemin passionnant conduisant à la découverte des constituants fondamentaux de la matière. Il ne fait aucun doute que l'arrêt du projet SSC nuirait au progrès de la connaissance dans le domaine de la physique des particules élémentaires.»

Le sort du SSC était désormais entre les mains du Sénat des Etats-Unis qui, le 3 août, votait une motion en faveur du SSC

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Plusieurs jalons sur la route de la construction de la machine et des préparatifs pour le programme d'expérimentation ont récemment été atteints au Laboratoire du supercollisionneur supraconducteur (SSC). Le directeur du laboratoire, Roy Schwitters, a pu affirmer dans son compte rendu devant un sous-comité de la Chambre des Représentants des Etats-Unis que le projet respecte à la fois le calendrier et le budget.

Sur le site, le premier puits d'accès dans la zone N15 à la limite Ouest du futur anneau a été excavé à l'aide d'une plate-forme de forage en mer modifiée. De là partent des tunnels horizontaux et un tunnelier commence à excaver les quatre premiers kilomètres de l'anneau; ce secteur sera livré au laboratoire à la fin de l'année prochaine. Sur les neuf contrats pour le creusement du tunnel de 85 kilomètres, trois ont déjà été attribués. Le dernier secteur du tunnel sera livré d'ici à la fin de 1996.

La construction du linac, qui est traditionnellement le premier élément de tout accélérateur, a débuté en juin. Plus significatifs, les préparatifs à l'installation d'essai d'une chaîne des systèmes de l'accélérateur (test ASST) sont terminés, en N15 un bâtiment de 220 m de longueur abrite une demi-cellule du SSC comprenant 17 dipôles supraconducteurs, un quadripôle supraconducteur et des manchettes de raccordement (les jonctions polydactyles de la machine où les connexions cryogéniques et électriques sont effectuées et qui contiennent les refroidisseurs, aimants de correction et moniteurs de faisceau).

Les performances des dipôles sont maintenant nettement supérieures aux spécifications et les cinq dipôles de l'installation d'essai de la chaîne ont été produits dans l'industrie. Le quadripôle supraconducteur est un premier prototype; il a également été conforme aux prévisions lors des essais effectués

à Brookhaven. Berkeley a assemblé la masse froide tandis que le Laboratoire SSC et son partenaire industriel Babcok & Wilcox ont monté le cryostat.

Dans l'essai de la chaîne, le système à vide et les alimentations fonctionneront également. Une grande centrale cryogénique tourne auprès de l'ASST; c'est la première des dix centrales qui refroidiront le collisionneur. Le refroidissement des aimants de l'essai de la chaîne a commencé en juin et on pense qu'ils seront mis sous tension avant la date prévue du 1 e r octobre.

Le bâtiment ASST peut abriter jusqu'à 20 dipôles, l'équivalent de deux cellules complètes, et il peut servir pour d'autres essais sur les performances et les méthodes de mise en place des aimants.

La première des grandes collaborations d'expérimentation, celle du détecteur solénoïdal (SDC - mars, page 13) a présenté en avril son rapport de conception technique puis subi sa première étape d'examen. Elle avait bénéficié d'un solide programme de recherche et développement financé par le laboratoire et par la commission du laboratoire national de recherche du Texas (TNRLC). L'examen a été satisfaisant, bien que le financement de la construction ne soit pas encore assuré.

Le groupe SDC espère obtenir le feu vert lors du second examen du rapport de conception technique en temps voulu pour lancer la construction à la fin de l'année. On prévoit que la construction durera quatre années suivies par trois ans d'installation et d'essais dans la machine, de sorte que le détecteur SDC sera prêt pour commencer l'expérimentation quand les faisceaux seront disponibles en 1999. La collaboration compte maintenant 900 physiciens et ingénieurs; Tom Kirk a été nommé administrateur du projet SDC

La collaboration GEM du deuxième

grand détecteur a été mise sur pied plus tard, elle espère que son rapport de conception technique sera terminé en octobre. Afin d'être prête dès le démarrage de la machine, la collaboration GEM — qui compte maintenant plus de 600 physiciens et ingénieurs — espère vivement pouvoir lancer rapidement la construction de son puissant aimant. Pour les détecteurs aussi bien que pour la machine, la participation internationale figure en bonne place sur l'agenda. Des accords existent déjà ou sont en cours de négociation entre le Laboratoire du SSC et des laboratoires nationaux en Chine, Inde, Japon, Corée et Russie.

Ils couvrent des sujets tels que les aimants du LEB, l'injecteur de basse énergie, des correcteurs, des éléments d'injection et les mesures des aimants de Novosibirsk qui construira également les cavités radiofréquence pour le MEB, l'injecteur d'énergie moyenne, et peut-être les alimentations r.f. de l'injecteur. Des discussions sont en cours avec l'Institut Efremov au sujet de la fourniture des modules d'alimentation des aimants et des chaufferettes de protection contre les transitions. Des discussions ont lieu maintenant avec l'Institut de physique des hautes énergies à Serpoukhov, site de la machine UNK près de Moscou, concernant la fourniture de dewars, de lignes de transport cryogéniques et l'emploi d'installations d'essais des aimants. Parmi les autres articles qui pourraient provenir de Russie on trouve la chambre à vide en céramique pour l'injecteur LEB et l'acier du détecteur SDC.

Une rencontre à Beijing en mai a rassemblé les asiatiques collaborant au SSC. La Chine fournira le linac à cavités couplées, un dipôle supraconducteur de correction pour l'injecteur haute énergie (HEB) et peut-être les supports des aimants du HEB et du collisionneur. Des discussions

Courrier CERN, septembre 1992 7

sont en cours concernant la fourniture de sous-stations et de câbles à 69 kV. L'Inde fournira les aimants de correction et ceux de la ligne de faisceau pour le linac. Des négociations sont en cours avec la Corée concernant la fabrication des dipôles de l'injecteur MEB, tandis que des discussions intenses ont lieu avec le Japon pour que ce dernier pays apporte une contribution importante.

Pendant que les travaux sur la machine et les détecteurs progressent, le second objectif déclaré du laboratoire SSC n'a pas été négligé. Celui-ci doit être érigé en conservatoire national de l'éducation scientifique et répondre ainsi à un besoin clairement perçu d'améliorer l'enseignement de la science, des mathématiques et de la technologie. Avec le soutien de la commission TNRLC déjà citée, un plan stratégique pour l'enseignement des sciences au laboratoire SSC a été

préparé. Le plan propose des objectifs

ambitieux pour le développement de programmes éducatifs destinés aux écoles, à l'enseignement supérieur et au grand public ainsi que pour établir un centre d'enseignement sur le campus du laboratoire, comprenant un hall d'expositions, le «collidatorium», et un hall de la science et de l'ingénierie à participation active.

Beaucoup a déjà été fait, depuis la mise en oeuvre d'un programme de doctorat en science des accélérateurs jusqu'au contact direct avec plus de 20 000 scolaires à travers le pays pour leur apporter des renseignements au sujet du SSC. Deux cents étudiants participent aux travaux du laboratoire cet été.

L'activité la plus impressionnante jusqu'ici a été la mise au point d'un programme destiné aux écoles depuis

la garderie jusqu'au niveau de la troisième. Il vise à montrer que la physique peut être passionnante et à enseigner quelques-uns des concepts de base de la science et des mathématiques en tirant parti largement sur les travaux du SSC. Un programme écrit pour le primaire a fait l'objet d'un essai pilote et une version améliorée sera bientôt utilisée dans un second essai pilote qui fera l'objet d'une évaluation indépendante. Le programme s'appelle «Adopter un aimant» parce qu'à la fin du cours le nom de l'école sera inscrit sur l'un des aimants du collisionneur. Les étudiants en connaîtront l'emplacement dans l'anneau et recevront des nouvelles de l'avancement du laboratoire «depuis leur aimant». Les demandes pour participer à ce programme sont étonnamment nombreuses depuis l'ensemble des Etats-Unis et viennent aussi d'écoles au Canada, Japon, Mexique, Philippines, Afrique du Sud, Suède et Suisse.

Threshold Communications met au point une version interactive du programme, cette firme investit 2 millions de dollars dans ce projet. Quatre disques laser interactifs seront préparés d'ici à la fin de 1994, ils sont destinés aux écoles élémentaires, collèges, lycées et au grand public.

Aimants supraconducteurs à l'installation ASST du SSC. Une chaîne comprenant cinq dipôles de 17 mètres, un quadripôle et des manchettes de raccordement, ainsi que les systèmes associés de vide et les alimentations, est maintenant à l'essai. Cette photographie a été prise au cours d'une phase précédente quand la méthode de superposition pour les dipôles séparés guidant les deux faisceaux de protons était encore à l'étude. Les tests réels utiliseront une seule chaîne d'aimants. L'ASST simule exactement le tunnel de l'anneau, mais le plafond n'est pas incurvé; notez la légère courbure du tunnel visible dans l'arc formé par les lumières.

Courrier CERN, septembre 1992

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