Le CNAO est un centre médical dédié au traitement des tumeurs cancéreuses par faisceaux d'ions carbone accélérés par un synchrotron. Ces faisceaux apparaissent comme l'une des meilleures modalités actuelles de thérapie. Le CNAO est en opération à Pavie, prés de Milan. Le ministère français de la santé a approuvé en mai 2005 l'élaboration d'un centre de hadronthérapie près de Lyon : le projet ETOILE. En attente de la construction d'ETOILE, le LPSC a collaboré de 2004 à 2010 avec le centre italien, très similaire à l'accélérateur français. Le faisceau d'ions est créé par une source de type ECR (Electron Cyclotron Resonance), mis en forme puis injecté dans un anneau synchrotron. Les ions circulent dans l'anneau où ils sont accélérés jusqu'à une énergie pouvant atteindre 400 MeV par nucléon, avant d'être éjectés pour être transportés vers trois salles de traitement. Le groupe accélérateurs a participé en coopération avec le CERN, aux mesures magnétiques des dipôles de l'anneau synchrotron.

L'anneau de l'accélérateur comprend 16 dipôles identiques. Il s'agit d'aimants courbes, de type H à faces parallèles qui délivrent un champ maximum de 1,5 T. Les qualités requises pour le faisceau imposent des contraintes très sévères sur les performances des dipôles : le champ magnétique doit être homogène à mieux que 0,02 % et ceci sur une zone très étendue de l'entrefer. Par conséquent, les caractéristiques du champ magnétique doivent être mesurées avec une très grande précision. Un ensemble de 13 bobines a été construit par le CERN pour mesurer le flux du champ magnétique selon différentes trajectoires à l'intérieur de l'aimant. L'équipe accélérateurs a réalisé l'étude des erreurs systématiques liées à ce dispositif de mesure. Dans un premier temps, une grande sensibilité des résultats a été observée en fonction des paramètres du code de calcul. Le groupe a effectué des calculs ayant pour but d'estimer l'effet des dimensions des bobines de mesure. L'effet d'un désalignement du fluxmètre à l'intérieur du dipôle a également été analysé. Ces travaux ont validé le niveau de précision requis pour la mesure exploitant ce nouvel appareillage. En revanche, ils ont mis en évidence une inhomogénéité intrinsèque du dipôle excédant les spécifications. Ceci a permis de concevoir et de lancer en fabrication un ensemble de chanfreins adaptés permettant une compensation des variations du champ magnétique à la fois horizontalement et verticalement. Une fois les aimants réceptionnés, une campagne de mesure fine et détaillée a été menée sur chacun des dipôles avant son installation dans l'anneau accélérateur.

D'autre part, le groupe a effectué calculs de dynamique longitudinale de faisceau en vue d'élaborer les tolérances sur les paramètres RF de la cavité accélératrice. Pour cela, les pertes en particules dans l'anneau ont été simulées lorsqu'une erreur est affectée sur la phase ou sur le voltage appliqué sur la cavité pendant les étapes de capture et d'accélération des ions.