Qu'est-ce que l'enroulement de la corde et les formes de pâtes géantes ont à voir avec la physique des particules? La réponse est un nouveau prototype d'aimant supraconducteur en cours de développement au CERN, nommé avec amour Fusillo en raison de sa forme.
À l'origine, les physiciens du CERN se sont intéressés à développer cette technologie pour une utilisation dans des accélérateurs de particules compacts, par exemple dans un nouveau cycle de stockage pour l'expérience basée sur le CERN Isolde. Cependant, le développement de cette technologie pourrait également avoir un impact important dans le domaine médical. Par exemple, l'une des futures applications possibles d'aimants comme Fusillo est en thérapie par hadron pour traiter le cancer.
La thérapie par hadron est un type de radiothérapie qui utilise des faisceaux de protons ou d'ions légers pour irradier les tissus cancer. Par rapport aux rayons X, qui utilisent des faisceaux de lumière, les poutres des ions libèrent moins d'énergie le long de leur chemin et plus d'énergie à un endroit spécifique.
Cela provoque moins de dommages aux radiations au tissu sain entourant la tumeur et permet d'administrer une dose plus élevée en toute sécurité, entraînant une destruction plus rapide de la tumeur. Moins de dommages aux tissus environnants entraînent également un taux de toxicité plus faible, ce qui signifie que le patient se sentira mieux pendant et après le traitement.
Au cours des dernières décennies, plus de 100 établissements de thérapie en hadron ont été construits dans le monde. Cependant, peu de centres médicaux ont les moyens d'acquérir les machines pour ce traitement car les aimants nécessaires sont coûteux et nécessitent généralement des ressources telles que les courants élevés et le refroidissement par l'hélium. Jusqu'à présent, la thérapie par hadron n'est proposée que dans certains pays européens et asiatiques et aux États-Unis, alors qu'il n'y en a pas en Afrique et un seul en construction en Amérique du Sud.
Avec la technologie de Fusillo, un démonstrateur dipolaire courbe-cosine-theta (CCCT), le traitement pourrait devenir plus accessible à l'avenir. Ce nouveau type d'électromaigrettes présente de nombreux avantages: il nécessite un courant beaucoup plus bas, a un coût relativement faible et est plus compact que les autres aimants en raison d'une conception simplifiée qui nécessite moins de pièces individuelles. Fusillo devrait également être plus facilement refroidi par le refroidissement à sec sans utiliser d'hélium liquide, contrairement à de nombreux autres aimants supraconducteurs.
La base de la conception de Fusillo est enroulée de câble en deux bobines imbriquées. Les bobines sont inclinées après les rainures du soi-disant «ancien», vu sur la première image. La bobine intérieure est inclinée dans la direction opposée à la bobine extérieure, et ensemble ils produisent un champ dipolaire à l'intérieur du tube.
Il s'agit d'une nouvelle approche pour créer un champ dipolaire, qui est testé par le démonstrateur Fusillo. Bien que l'idée sous-jacente existe depuis de nombreuses décennies, la puissance de calcul nécessaire pour sa conception n'a été disponible que ces dernières années.
Pour produire un aimant qui peut être alimenté par un courant bas, Ariel Haziot et son équipe du Cern ont décidé de tordre plusieurs fils isolés dans un type de corde qui est ensuite enroulé autour du premier. Les fils individuels sont connectés d'une manière qui permet au courant d'exécuter de nombreux tours autour des bobines, créant un électromêne de résistance utilisable (3 T au centre) qui nécessite une quantité relativement faible de courant (300 A).
Le concept incosité-theta (CCT) incliné est en développement au CERN depuis 2014 et est utilisé dans le LHC à haute luminosité. Le projet actuel de construction d'un démonstrateur CCT incurvé a jusqu'à présent pris Haziot et son équipe environ 2,5 ans.
Les photos documentent le récent processus de liquidation des câbles autour de l'ancien. Avec seulement quelques dernières étapes à parcourir, la phase de construction tire à sa fin et les premiers tests à grande échelle de ce nouvel aimant sont prévus pour avril. Après plusieurs évaluations de sous-échelle, les tests compareront l'aimant avec les résultats de la simulation et détermineront les prochaines étapes du processus de développement.
Les aimants comme Fusillo devraient être utilisés dans la nouvelle bague de stockage pour Hie-Isolde dans environ cinq ans et pourraient ensuite être développés plus avant pour d'autres applications, y compris la thérapie de hadron.
