Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Deux instruments de pointe, GLAD et COCOTIER, ont étés conçus et construits à l’Irfu dans les dernières années et sont maintenant opérationnels au sein de la salle expérimentale R3B de l’accélérateur d’ions lourds de GSI (Darmstadt, Allemagne). Les deux sont destinés à faire partie de l’équipement qui sera utilisé auprès de FAIR, la nouvelle machine en construction sur le site de GSI. GLAD est un spectromètre de grande acceptance destiné à l’analyse des réactions de faisceaux d’ions lourds radioactifs relativistes. Il a été installé sur site en 2015 et vu le faisceau pour la première fois à l’automne 2018. Dans certaines expériences, ces faisceaux auront interagi en amont sur la cible d’hydrogène liquide COCOTIER. Celle-ci, financé en partie par l’Agence Nationale de la Recherche, vient d’être utilisée pour la première fois dans une expérience en mars 2021. Ces deux équipements sont deux éléments clefs pour effectuer des mesures des propriétés des noyaux à la limite de la cohésion nucléaire et avec des structures inhabituelles, permettent de faire évoluer les modèles nucléaires actuels.

L’électroaimant supraconducteur quadripôle de grande ouverture (90 mm) pour le projet HL-LHC du Cern qui a été fabriqué et testé à 4,2 K par les équipes de l’Irfu, a atteint le 5 mars 2021 son gradient nominal de 120 T/m (défini pour 1,9 K). Ces très bons résultats viennent valider la conception et les procédures de fabrication proposées par l’Irfu qui font l’objet d’un transfert technologique vers les industriels membres du projet Européen QuaCo (QUAdrupoleCOrrector). Cet aimant a été réalisé dans le cadre du projet d’upgrade en luminosité progressive du LHC (HL-LHC) mis en place à de l’horizon 2025. Ces aimants en NbTi font partie des aimants d’insertion. Ils doivent être placés en amont et en aval des détecteurs comme Atlas et CMS au centre desquels les 2 faisceaux se croisent pour faire les collisions. Ils permettront d’assurer la compression des faisceaux avant les collisions et ainsi de contribuer à augmenter la luminosité intégrée du HL-LHC (c’est-à-dire le nombre total de collisions), jusqu’à la rendre dix fois supérieure à la valeur nominale initiale du LHC.

Les équipes du CEA en collaboration avec celles de ESS ont travaillé de long mois sur le conditionnement du RFQ livré à ESS en 2019. Le 28 juillet 2021, le conditionnement s’est terminé avec succès avec 110% de la puissance de fonctionnement nominale et le 26 novembre dernier, le faisceau est passé pour la première fois dans le RFQ.

Le conditionnement du RFQ marque la fin d’un processus long de plusieurs années au CEA pour cet élément, un composant central du futur accélérateur linéaire ESS en Suède.

Depuis que l’aimant principal de l’appareil IRM du projet Iseult a pris place dans son arche de Neuropsin en 2017, 4 ans ont été nécessaires pour le transformer en l’aimant le plus puissant, le plus autonome reposant sur un système de haute disponibilité lui permettant de fonctionner pendant 10 ans !

En 2018, pour son 1er refroidissement, il a fallu 14 semaines pour passer de la température ambiante à sa température nominale de 1,8K. Depuis mars 2019, l’aimant est à 1,8K sans interruption de service. L’autre record est sa montée en courant pour atteindre le champ magnétique nominal de 11,7 T : il ne faut plus que 5h comparé à plusieurs jours pour des aimants IRM des hôpitaux.

Ses records sont les fruits du travail de plusieurs années des équipes de l’Irfu en charge de l’aimant, de l’usine cryogénique et de la surveillance de tous les équipements nécessaires à son fonctionnement.

En juillet 2021, les experts de Siemens ont mis en service l’IRM et un premier signal a été obtenu prouvant la fonctionnalité de l’appareil IRM (aimant principal avec sa bobine de gradient). Il reste encore du travail pour les équipes de Siemens accompagnées de celles de l’Irfu et de Joliot pour obtenir la qualité d’image attendue, mais l’aimant principal au cœur de l’appareil IRM, avec une homogénéité spatiale (11,72 ± 0,00000293 teslas) et temporelle (24h/24h) est pleinement opérationnel.

Deux instruments de pointe, GLAD et COCOTIER, ont étés conçus et construits à l’Irfu dans les dernières années et sont maintenant opérationnels au sein de la salle expérimentale R3B de l’accélérateur d’ions lourds de GSI (Darmstadt, Allemagne). Les deux sont destinés à faire partie de l’équipement qui sera utilisé auprès de FAIR, la nouvelle machine en construction sur le site de GSI. GLAD est un spectromètre de grande acceptance destiné à l’analyse des réactions de faisceaux d’ions lourds radioactifs relativistes. Il a été installé sur site en 2015 et vu le faisceau pour la première fois à l’automne 2018. Dans certaines expériences, ces faisceaux auront interagi en amont sur la cible d’hydrogène liquide COCOTIER. Celle-ci, financé en partie par l’Agence Nationale de la Recherche, vient d’être utilisée pour la première fois dans une expérience en mars 2021. Ces deux équipements sont deux éléments clefs pour effectuer des mesures des propriétés des noyaux à la limite de la cohésion nucléaire et avec des structures inhabituelles, permettent de faire évoluer les modèles nucléaires actuels.