Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Les grands accélérateurs comme le LHC au Cern ont pour vocation de traquer les particules prédites par le modèle standard de la physique (comme le boson de Higgs) et d’en découvrir d’autres prévues dans certaines théories (comme les particules supersymétriques). Découvrir une particule n’est cependant pas suffisant, les physiciens ont besoin d’en connaître précisément les caractéristiques pour mieux décrire l’Univers. Pour cela il faudra utiliser un autre type de machine dont le but sera de produire massivement les particules découvertes au LHC.

Au lieu de faire entrer en collision des protons contre d’autres protons comme au LHC ce qui produit de nombreuses particules dont les énergies sont très différentes, ce nouveau type de machine provoque des collisions à  très grande énergie entre des électrons (e^-) contre des antiélectrons(e⁺).

Pour propulser les particules à ces énergies, on utilise habituellement des accélérateurs circulaires qui les font passer un très grand nombre de fois dans les mêmes dispositifs d’accélération, comme c’est le cas pour le LHC. Cependant, il n’est pas envisageable de courber la trajectoire des électrons à très haute énergie car cela occasionnerait trop de pertes par rayonnement, c’est pourquoi on utilise des accélérateurs linéaires.

Le temps de vie des grandes expériences de physique se situe entre dix et quinze ans, et il en faut autant pour les concevoir et les construire. C’est pourquoi on commence à étudier les machines de génération suivante avant même que celles de la génération en cours démarrent.

Durant les phases de conception, plusieurs solutions sont proposées et étudiées. L’une de ces solutions, en ce qui concerne l’accélérateur linéaire qui succédera au LHC, est le compact linear collider ( Clic ) au Cern qui utiliserait des cavités accélératrices en cuivre. L’autre solution, ILC, utiliserait des cavités accélératrices en matériaux supraconducteur.

Le projet Clic vise une énergie de 3 à 5 TeV. Ses cavités en cuivre permettent d’obtenir de très grandes accélérations des particules, ce qui réduit la taille de l’accélérateur. Il adopte un concept appelé « accélération à deux faisceaux », qui consiste à utiliser un faisceau de faible énergie et de haute intensité (faisceau pilote) pour créer un faisceau à haute énergie et de faible intensité (faisceau principal), en quelque sorte l’équivalent d’un transformateur électrique.

Ce concept novateur reste toutefois à valider technologiquement. Ce sera l’objectif de la plate-forme 3^rd generation CLIC Test Facility ( CTF3 ) qui devra donner ses résultats avant 2010