CMS solénoïde

CMS solénoïde

Vue d'ensemble du solénoïde

CMS est l’un des détecteurs des 4 expériences (en plus d'Alice, Atlas et LHCb) qui auront lieu au LHC, le collisionneur à protons du Cern, près Genève. CMS est situé au point 5 du collisionneur LHC à Cessy.

Pour mesurer l’énergie des particules on utilise un champ magnétique d’autant plus puissant que les particules sont énergétiques. Le champ magnétique de CMS est produit par un électroaimant qui se présente sous la forme d’une bobine supraconductrice de 7 mètres de diamètre et de 12 mètres 50 de long, réfrigérée à la température de l’hélium liquide (-269°C). Cette bobine est contenue dans une enceinte sous vide destinée à l’isoler thermiquement. Tout cet ensemble est lui-même placé au centre d’une structure d’acier de 12500 tonnes, la culasse, destinée à refermer sur lui-même l’énorme champ magnétique produit par la bobine géante.

L'Irfu, qui a été a l’origine de la conception de ce solénoïde supraconducteur, le plus grand jamais réalisé, a aussi eu en charge l’étude et la responsabilité du suivi des processus de son montage, allant jusqu’à créer dans ce but des outillages uniques. Les opérations de montage extrêmement complexes se sont déroulées sans problème majeur. Ce succès doit aussi aux équipes de montage au Cern et aux industriels qui ont fourni différents éléments et qui ont participé a leur assemblage final.

Collaborations:

Principaux participants au solénoïde:

Pays :

- Italie

- France

- Suisse

- USA

Laboratoires:

- Cern : coordination générale pour la collaboration CMS, cryogénie externe, circuit de puissance électrique, instrumentation.
- CEA-Irfu (Saclay) : Études générale de la masse froide, coordination de son montage, étude de détail de certains composants et suivi industriel de leur réalisation, essais de composants critiques.
- ETH Zurich : conducteurs.
- INFN Gênes : bobinage.
- Université du Wisconsin

Collaboration française à l'aimant de CMS:

- Air Liquide (réfrigérateur)

- Techmeta (renforcement du conducteur)

- SDMS (cryogénie de proximité)

- Lenoir-Elec (contacteurs de puissance)

- Franc-Comptoise Industrie (montage de la culasse au CERN)

- Velan (clapet magnétique)

Collaboration internationale au projet CMS

Empilement des 5 modules en février 2005

Approche scientifique

Spécificités:

Le plus grand solénoïde supraconducteur jamais construit (6m de diamètre intérieur, 12,5 m de long) et le plus puissant (champ central de 4 Teslas, énergie stockée de 2,7 GJ).

Contribution du Irfu

Responsabilités scientifiques et techniques:

- Etude générale de la masse froide
- Etude de détail de certains composants et suivi industriel de leur réalisation (tirants de suspension, écrans thermiques, cryogénie de proximité, amenées de courant)
- Essais de composants critiques (prototypes de jonctions électriques, amenées de courant, tirants de suspension, cryogénie de proximité)
- Coordination du montage de la masse froide
- Participation aux essais dans le hall de surface

Déroulement et perspectives

Dates importantes:

- 1996 à 1997: Organisation générale de la collaboration (PDR et TDR)

- 05/1997: Technical Design Report
- 12/1998: Engineering Design Report de la bobine

- Début 2000: construction des premiers éléments de la masse froide

- A partir de mai 2000: Arrivée au CERN de la culasse (armature extérieure)Ceci marque le début du montage du détecteur dans le hall de surface
- Début 2005: arrivée du 5e et dernier module au CERN
- Eté 2005: Introduction de la masse froide dans le circuit magnétique

- Février 2006: Aimant mis en froid et porté à sa température nominale

- Mi-juillet 2006: Début des essais électriques; premières détections de rayons cosmiques

- Fin août 2006: le solénoïde atteint son champ nominal de 4 Teslas

- Fin octobre 2006: mesure des champs magnétiques à différents niveau de champ

- Novembre 2006: fin des tests de l'ensemble en surface. Début de la descente des éléments de l'aimant en caverne

Perspectives:

- Courant 2007: Descente et installation en caverne de tous les éléments de la culasse, ainsi que des autres éléments du détecteur

- Fin 2007: mise en froid en caverne, tests à faible courant

-1er trimestre 2008: remontée au champ nominal en caverne

Bilan scientifique et technique Toutes les tâches à la charge de l'Irfu se sont bien déroulées techniquement et en accord avec le planning général de l'aimant.

Faits marquants

- Basculement de l'enceinte à vide de CMS (juillet 2002)

- Fin 2005: insertion de la masse froide de CMS dans la culasse

- Fin août 2006:le champ magnétique nominal de 4 Teslas est atteint

Contact

Francois KIRCHER

Pour aller plus loin

CMS Times

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