B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 1 Futurs aimants supra en physique des particules - Accélérateurs - LHC : augmentation luminosité - Super-PS,

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1 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 1 Futurs aimants supra en physique des particules - Accélérateurs - LHC : augmentation luminosité - Super-PS, Super SPS - LHC: augmentation énergie, VLHC - Expériences - Solénoïde ILC

2 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 2 LHC upgrades Augmentation de la luminosité Luminosité LHC nominale ( 10 34 cm -2 s -1 ) vers 2010 ; progrès lents après 3 ans Vieillissement des quadripôles d’interaction sous rayonnement => augmentation 10 35 vers 2014 ? Gain pour la physique: –Exploration (SUSY, extra-dimensions,etc. ): 20 – 30 % sur la gamme de masses atteignables. –Triple Gauge Couplings – Modes rares : H =>  +  -, Z , etc.

3 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 3 LHC haute luminosité Phase 1: amélioration zone d’interactions -Changement quadripôles focalisation => quadripôles supra haut champ ou grande ouverture -Améliorations RF: angle croisement, 25 => 12,5 ns, 2xN paquets -Phase 2 : Changement d’un ou plusieurs injecteurs: programme « protons haute intensité » -Aussi très important pour d’autres applications: -Neutrinos Super-beams, Beta-beams, neutrino factory… -Ions radioactifs, Eurisol -Faisceaux de K -Linac 4, SPL ou Rapid Cycling Synchrotron -Super-PS -Aimants pulsés -Super-SPS

4 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 4 LHC upgrade phase 1: Région d’interaction Plusieurs solutions pour une plus forte focalisation Cahier des charges:  * = 0.25 m, puissance absorbée dans le premier quad acceptable (vs type supra) Floraison de possibilités d’optique: Quad first, dipole first, etc. Résumé : –Quadripôle Nb3Sn, O 80 mm, 260 T/m, 11T sur bobine, L = 6m=> R&D quadripôle Nb3Sn au Dapnia (actuels: NbTi 60 mm, 215 T/m, L = 3 m ) –Quadripôles NbTi O 200mm, 70 T/m, 5.5 T sur bobine, L= 10 m

5 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 5 LHC upgrade phase 2: renouvellement des injecteurs Source : Linac4, SPL, ou RCS Upgrades PS et SPS –Aimants classiques : remise à neuf PS (30 GeV) –? Super-PS supra dans tunnel ISR, 100 GeV => Aimants pulsés –? Super SPS supra 1 TeV –??? Booster 1 TeV classique dans tunnel LHC (bypass, optique injection/extraction difficile) –Avantages injection à 1 TeV dans LHC: Réduit l’effet des courants persistants Plus de protons à ouverture physique constante Indispensable si upgrade en énergie du LHC

6 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 6 Aimants pulsés pour S-SPS et S-PS S-SPS - B Max: 4 - 5 T - Ouverture 70- 100 mm S-PS - B Max 3.5 – 4.5 T - Ouverture 90- 110 mm => Similaire aux aimants FAIR-GSI

7 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 7 LHC upgrade: Energie Beaucoup plus exploratoire… E ~ Champ max dipôles x Rayon LHC actuel : nominal 8.4 T => 14 TeV. Peut-être 9 T => 15.1 TeV VLHC : 240 km, 2T => 30 TeV: aimants faciles, réduction coût?? (plus dans les plans US…) Gain pour la physique: –Echelle de masse atteignable ~Energie de collision. (voir présentation journée accélérateurs DAPNIA Janvier 2006) –Résumé: SSC 40 TeV L= 10 33 : « no-lose SSC corollary »: on voit forcément qque chose de la brisure électrofaible LHC 14 TeV L = 10 34 : on voit quelque chose dans tous les modèles raisonnables. LHC 28 TeV L = 10 34 : rétablissement du no-lose corollary, même un peu mieux. LHC-Tripler 40 TeV L= 10 34 : no-lose + exploration exhaustive échelle du TeV. –Note: rayonnement synchrotron probablement pas un problème.

8 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 8 TeVatron (1983): 1000 dipôles 1 ouverture, 4.2 T, L= 7m RHIC (2000): 400 dipôles 1 ouverture, 3.5 T, L= 10m LHC : 1300 dipôles 2 ouvertures, 8.4 T, L = 17 m LHC 28 TeV : 1300 dipôles similaires, 15 T = > Nb3Sn ? LHC 40 TeV : 600 dipôles L= 30 m, 24 T, hybrides??? Aimants à haut champ

9 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 9 Aimants supra accélérateurs hors LHC Protons haute intensité, Voir injecteurs du LHC: aimants pulsés… Solénoïde cible faisceau neutrino : 15 T (pulsé?) Anneau de circulation beta-beams : dipôles à haut champ (5-6 T) pour diminution coût.

10 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 10 Aimants d’expériences: Atlas et CMS

11 B Mansoulié (DAPNIA-SPP) Journée aimants-supra 11 Aimant(s) d’expérience(s) LHC upgrade : pas de modification prévue pour les aimants Atlas et CMS. Etude ILC: solénoïde (P Colas, F Kircher) Champ élevé: - Résolution sur l’impulsion Ambition: un facteur 10 / LEP Ex : Masse du Higgs dans e + e - => H Z (  ) Champ > x 2, résolution TPC / 5 - Limitation du bruit de fond -Aimant typique ILC : 4-5 T, L= 9m, O = 6m = aimant CMS réduit en longueur. 5 T si possible. Pas de limitation sur l’épaisseur si le diamètre est assez grand (calorimétrie hadronique à l’intérieur). Mask B field