Dernières nouvelles du LHC : collisions et nettoyage

May 02, 2018

Le 28 avril dernier, avec 13 jours d’avance sur le programme, les opérateurs du LHC ont injecté 1200 paquets de protons dans l’accélérateur et les ont fait entrer en collision, marquant ainsi le début de la saison de physique 2018.

Une étape majeure a été franchie mardi 17 avril quand, pour la première fois en 2018, les faisceaux ont été déclarés stables et les expériences ont commencé la prise de données, certes à des niveaux de luminosité très faibles et avec seulement trois paquets par faisceau. Le LHC est à présent entré dans la période pendant laquelle se déroulent en alternance les dernières étapes de la mise en service avec faisceau et des phases de faisceaux stables pour les expériences, avec une augmentation graduelle du nombre de paquets dans chaque faisceau, jusqu’à ce que le nombre maximum, c’est-à-dire 2556 paquets par faisceau, soit atteint.

La campagne de nettoyage constitue une autre étape clé du processus de mise en service avec faisceau ; elle prépare la machine à bien fonctionner avec un grand nombre de paquets. Le processus de nettoyage débarrasse la surface des tubes à vide des électrons « libres ». Ces électrons libres peuvent se détacher puis s’accumuler et former un nuage dans les tubes à vide, ce qui altère la stabilité et la qualité du faisceau. La durée de la campagne de nettoyage dépend du type de travaux qui ont eu lieu pendant l’arrêt technique hivernal. Il n’y a cette fois-ci pas eu d’ouverture massive de la machine, et celle-ci n’a pas été ramenée à température ambiante. Un nouvel élément avait demandé une attention particulière : un module d’aimant d’injection à déflexion rapide, qui a été changé pendant l’arrêt hivernal. En conséquence, seule une journée de nettoyage – qui s’est déroulée le lundi 23 avril – a été nécessaire pour obtenir les conditions nécessaires à un fonctionnement avec 2556 paquets par faisceau et pour conditionner le module de l’aimant d’injection. Le remplissage de la machine a été mené à bien avec 2820 paquets, et le faisceau a été maintenu pendant plusieurs heures à une énergie faible (450 GeV, soit l’énergie d’injection).

Un grand nombre de mesures ont été réalisées pendant la campagne de nettoyage afin de contrôler l’efficacité du nettoyage et de décider quand l’arrêter. Une activité inattendue a été observée dans l’interconnexion de la cellule 16L2, zone où, en 2017, des condensés de gaz avaient régulièrement causé des pertes de faisceaux. Le problème avait pu être résolu en remplissant le LHC avec une configuration de paquets différente. Il est encore trop tôt pour tirer des conclusions et il faudra davantage de mesures, avec un plus grand nombre de paquets, à des énergies plus élevées et avec des faisceaux stables, pour comprendre l’étendue et les possibles conséquences de l’activité observée.

Le seuil de 1 200 paquets, considéré comme significatif en termes de prise de données, devait être atteint autour du 11 mai, mais il l'a été dès le 28 avril. Un calendrier révisé du LHC pour 2018, qui tiendra compte de la mise en service plus rapide que prévu, a été approuvé et publié ; il prévoit 131 jours de physique avec des faisceaux de protons ayant un espacement de 25 ns, 17 jours d’exploitation spéciale avec des protons, généralement avec un taux de production de luminosité plus faible, et 24 jours de collisions plomb-plomb à la fin de l’année.

Lisez aussi l'article sur le démarrage de la prise de données en 2018 ici.


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