LHC, le retour des faisceaux

Mar 29, 2018

C’est reparti pour le Grand collisionneur de hadrons. Vendredi 30 mars, à 12h17, des protons ont circulé pour la première fois en 2018 dans la grande boucle de 27 kilomètres. Le plus puissant accélérateur de particules du monde entame sa septième année de prise de données et sa quatrième à l’énergie de collision de 13 TeV.

Pour démarrer un accélérateur, il ne suffit pas d’appuyer sur un bouton. D’autant que le LHC est le dernier rouage d’une chaîne de cinq accélérateurs. Après la pause hivernale au cours de laquelle de nombreuses opérations de maintenance ont été menées, les opérateurs ont progressivement remis en service les infrastructures et les accélérateurs. Début mars, les premiers protons étaient extraits de leur bouteille d’hydrogène pour circuler dans le Linac 2, puis dans le Booster du Synchrotron à protons (PS Booster). Le 8 mars c’était au tour du Synchrotron à protons (PS) d’être alimenté, puis du Supersynchrotron à protons (SPS), une semaine plus tard.

 


Applaudissements dans le Centre de contrôle du CERN alors qu'un faisceau vient de boucler un premier tour du LHC. Assis, les opérateurs chargés de redémarrer l'accélérateur. Debout derrière eux, de gauche à droite, Rende Steerenberg, chef du groupe Opérations, Frédérick Bordry, directeur des accélérateurs et de la technologie, Fabiola Gianotti, directrice générale du CERN, Rossano Giachino, de l'équipe des opérateurs du LHC, et Jörg Wenninger, responsable de l'équipe des opérateurs du LHC. (Image : CERN)

 

Parallèlement, les équipes vérifiaient tous les équipements du LHC : les systèmes cryogéniques (pour le refroidissement), les cavités radiofréquence (qui assurent l’accélération), les alimentations, les aimants, le vide ou encore les installations de sécurité. À titre d’exemple, pas moins de 1 560 circuits électriques ont été mis sous tension et environ 10 000 tests ont été menés. Ce n’est qu’une fois tous ces essais réalisés que les particules ont pu être envoyées dans le LHC.

La mise en service est loin d’être terminée pour autant. Les faisceaux qui ont circulé aujourd’hui ne comprennent qu'un seul paquet de protons, contenant de surcroît vingt fois moins de particules que d’habitude. Leur énergie est limitée à 450 GeV, c’est-à-dire l’énergie d’injection. Plusieurs jours d’ajustements et de tests sont nécessaires avant d’augmenter l’énergie, d’accroître le nombre de paquets dans chaque faisceau, de resserrer les paquets et de produire les premières collisions. Le programme de physique devrait démarrer en mai.

L’objectif pour l’exploitation en 2018 est de dépasser le nombre de données accumulées en 2017 :  le score à atteindre a été fixé à 60 femtobarns inverses (fb-1) de luminosité intégrée (contre 50 fb-1 en 2017). La luminosité indique le nombre de collisions susceptibles de se produire en un temps donné et par unité de surface.

 


La page 1 du LHC affichant l'état de fonctionnement du LHC le vendredi 30 mars peu après midi. La ligne bleue sur la droite indique la présence du premier faisceau qui circule dans le LHC. (Image: CERN)

 

En attendant les collisions dans le LHC, d’autres collaborations s’apprêtent déjà à collecter des données. Les accélérateurs du CERN fournissent en effet des particules à des dizaines d’expériences. Aujourd’hui, le PS a commencé à alimenter l’installation n_TOF et la zone d’expérimentation Est. Le programme de physique nucléaire d’ISOLDE devrait démarrer le 9 avril, tandis que le Décélérateur d’antiprotons devrait reprendre du service au cours de la deuxième quinzaine d’avril.

L’année 2018 est importante pour les collaborations qui utilisent les accélérateurs du CERN. C’est la dernière année de la deuxième période d’exploitation. En décembre, le complexe d’accélérateurs sera arrêté pour deux années de travaux d’amélioration avec pour objectif d’accroître les performances des accélérateurs et de les préparer au LHC à haute luminosité.

 


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