Le CERN fait appel aux pompes à membrane KNF

Le CERN utilise des pompes à membrane KNF pour garantir la non-contamination des mélanges gazeux utilisés dans les essais menés avec les collisionneurs de particules 

Certaines des découvertes les plus spectaculaires sur la composition de l'univers, notamment l'antimatière et le boson de Higgs, sont le fruit d'expériences réalisées avec les accélérateurs de particules du CERN. Les pompes qui font circuler les mélanges gazeux dans ces détecteurs de particules doivent être extrêmement fiables et empêcher toute contamination. Pour répondre à ces exigences strictes, le CERN utilise pour son collisionneur de particules des pompes à membrane fabriquées par le leader mondial en la matière : KNF

De quoi est fait l'univers ?

Le prestigieux centre de recherche CERN étudie la structure fondamentale des particules qui composent le monde qui nous entoure. Dans ce lieu souterrain implanté à la frontière franco-suisse, des collisionneurs de particules circulaires et linéaires sont utilisés pour réaliser des expériences aux conclusions historiques, comme la découverte du boson de Higgs ou l'isolement de l'antimatière.

Approfondissement des connaissances subatomiques

Les travaux de recherche du CERN s'appuient sur certains des instruments scientifiques les plus imposants et les plus complexes au monde. Par exemple, le plus grand accélérateur de particules du centre, le Grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC), est installé à 100 mètres sous terre afin de neutraliser les radiations et d'autres impacts sur l'environnement. Les particules y sont accélérées à une vitesse proche de celle de la lumière avant d'entrer en collision les unes avec les autres. Des détecteurs enregistrent les phénomènes qui se produisent lors de ces collisions.

Utilisation de gaz pour détecter les collisions

Lorsque des particules à haute énergie chargées entrent en collision avec un gaz, elles laissent une traînée d'ionisation dans leur sillage. Ces signaux peuvent être amplifiés à l'aide de champs électriques, puis mesurés par voie électronique afin de retracer les trajectoires des particules avec une grande précision. Les résultats de ces expériences permettent de mieux comprendre la structure de la matière.

Des mélanges gazeux très spécifiques

Au CERN, une trentaine de réseaux de gaz sont utilisés pour alimenter avec le bon mélange les détecteurs lors des expériences menées avec le LHC. Ce mélange est un milieu sensible où la multiplication des charges produit un signal qui est enregistré et analysé. Dans ces conditions, il est essentiel que la composition des mélanges gazeux soit correcte et stable pour garantir l'efficacité et la fiabilité des expériences menées avec les collisionneurs de particules.

De nombreux types de gaz employés

Les mélanges utilisés avec ces détecteurs de particules se composent de gaz nobles tels que l'argon, le xénon, l'hélium et d'autres gaz tels que le tétrafluorométhane, le tétrafluoroéthane, l'hexafluorure de soufre, l'isobutane et le dioxyde de carbone. Les pompes à membrane KNF sont utilisées pour faire circuler les mélanges gazeux et s'assurer qu'ils ne sont pas contaminés.

Expertise et expérience

Collaborant avec KNF depuis des dizaines d'années, les équipes chargées des expériences sont extrêmement satisfaites de l'expertise et de l'expérience du fabricant. Ainsi, KNF a été choisi pour fournir au CERN deux nouvelles pompes à membrane et une de secours chargées de purifier certains mélanges gazeux et de les faire circuler dans l'un des quatre détecteurs de particules du centre, le Solénoïde compact pour muons (CMS).

Des solutions personnalisées en étroite collaboration

Ces décennies de collaboration ont permis à KNF d'analyser précisément les applications hautement spécialisées du CERN et de lui fournir des solutions parfaitement adaptées. Récemment, l'équipe gaz du centre s'est étroitement impliquée dans la personnalisation des pompes de procédé KNF N 0150 et N 1200.

Coopérer pour augmenter la durabilité

Grâce aux observations de cette équipe, KNF a pu allonger la durée de vie des membranes en modifiant la conception des pompes. Preuve de sa grande confiance envers le fabricant, le CERN a commandé à KNF 18 pompes à membranes supplémentaires d'un débit d'environ 170 L/min. Celles-ci ont été installées dans les accélérateurs de particules en 2022.