Mise en ¿uvre et validation du prototype de focalisation finale du collisionneur linéaire: le projet ATF2 – AFT2-IN2P3-KEK

Une majorité de physiciens des hautes énergies estime que le potentiel de découverte du LHC doit être complété par un collisionneur e+e- à l'échelle du TeV. Le projet de Collisionneur Linéaire International (ILC), récemment mis en place suite au choix de la technologie supra-conductrice, ainsi que le projet plus ambitieux d'accélérateur à deux faisceaux (CLIC) étudié en parallèle, seront notamment dédiés aux mesures de précision des particules du Modèle Standard et de ses extensions. Complémentaires au LHC, ils permettront par exemple de caractériser finement le boson de Higgs et les particules du modèle supersymétrique, pour aider en particulier à expliquer l'origine de la brisure de la symétrie électro-faible et la masse manquante de l'univers. Tout comme l'énergie très élevée (de l'ordre du TeV), les très hautes luminosités visées (2 10+34 cm-2s-1 à l'ILC) nécessitent une R&D importante, notamment au niveau des mesures et du contrôle des faisceaux : après refroidissement de leur espace de phase par amortissement radiatif dans des anneaux de stockage similaires aux sources de lumière synchrotron de 3ème génération, chaque faisceau doit être focalisé et stabilisé pendant l'accélération et jusqu'au point de collision, où la section transversale est réduite à quelques nanomètres (nm). Le laboratoire KEK au Japon poursuit un programme de R&D pertinent et ambitieux dans ce domaine. L'anneau dédié ATF (Accelerator Test Facility) a en particulier montré que le refroidissement par amortissement radiatif était possible au niveau requis. Un nouveau projet, ATF-2, consiste à installer, à partir de 2007, dans une ligne d'où est extrait le faisceau, un modèle réduit du système de focalisation prévu au point de collision du collisionneur linéaire. Il s'agit d'un système optique sophistiqué comportant une correction des aberrations chromatiques et géométriques au 3ème ordre. Dans cette ligne, il est prévu de valider expérimentalement et de manière reproductible aussi bien le nouveau concept d'optique à correction de chromaticité locale, prévu pour l'ILC et pour le CLIC, que la stabilisation par asservissement des paramètres du faisceau au niveau du nm. Le programme comprend aussi du R&D sur l'instrumentation nécessaire ainsi qu'une étude détaillée de la modélisation du faisceau, aussi bien au niveau du transport magnétique que des particules secondaires produites lors de son interaction avec l'environnement et susceptibles de gêner l'expérimentation. Le projet ATF2-IN2P3-KEK permettra aux trois équipes membres de l'IN2P3, au LAPP, au LAL et au LLR, de rejoindre la collaboration internationale regroupée autour d'ATF-2 et d'apporter des contributions substantielles et originales, dans trois domaines principaux: - développement et implémentation des algorithmes de correction - modélisation avec une version optimisée de la simulation GEANT4 - stabilisation active des supports mécaniques pour la focalisation finale. Ces trois activités fourniront aussi d'excellentes occasions de participer au développement et la mise en ?uvre de l'instrumentation associée.Le travail se fera dans le cadre d'une collaboration renforcée avec nos partenaires du KEK, grâce à leur participation directe au projet ATF2-IN2P3-KEK, en tant que quatrième équipe. Le planning d'ATF-2, avec un démarrage début 2008 et un fonctionnement pendant plusieurs années, permettra l'obtention et la publication des principaux résultats pendant la durée du projet ATF2-IN2P3-KEK. Ceux-ci pourront être appliqués de manière pertinente au travail actuellement en cours de conception des collisionneurs linéaires ILC et CLIC et l'expérience acquise permettra ainsi aux équipes de l'IN2P3 d'être en excellente position pour participer à leur mise en oeuvre future. Par ailleurs, ce projet a également pour but de contribuer à former des physiciens des accélérateurs, dans un contexte où plusieurs aspects scientifiques et techniques assez différents sont étudiés (optique et dynamique des faisceaux, i.