Dernières nouvelles du LHC : l'âge du plomb

En ce début d’année, le LHC relève un nouveau défi : produire des collisions protons-ions plomb un mois avant son arrêt, prévu à la mi-février.

La mise en service de ce nouveau mode d’exploitation, pratiquement inédit, représente un grand défi pour le LHC et sa chaîne d’injecteurs. De plus, cette opération doit être réalisée très rapidement pour permettre d’atteindre toute une série d’objectifs de physique. Pour cela, il est nécessaire de modifier la configuration du LHC dans des délais très brefs. Sont prévus entre autres une inversion du sens des faisceaux au milieu de la période d’exploitation, des inversions de polarité de l’aimant du spectromètre d’ALICE, et des balayages par méthode Van der Meer.

L’équipe du Linac 3 a laissé activée la source d’ions plomb pendant toute la durée de l’arrêt technique de fin d’année. La remise en service du complexe d'accélérateurs a donc pris peu de temps. Les équipes ont pu disposer rapidement de nouveaux faisceaux de protons et d’ions plomb et sont parvenues à mettre au point une configuration de remplissage des faisceaux qui permette à ceux-ci d’être bien en phase dans le LHC. À cette occasion, le LEIR a enregistré un nouveau record d’intensité pour des faisceaux d’ions.
 
Le vendredi 11 janvier, de premiers paquets individuels de protons et de noyaux de plomb ont été injectés dans le LHC, et ont été accélérés jusqu’à la pleine énergie, ce qui est très encourageant. Durant la nuit suivante, les équipes chargées de l’exploitation du LHC et de la physique des faisceaux se sont activées pour mettre en service l’optique du faisceau et mesurer ses propriétés au cours d’une séquence de compression entièrement nouvelle qui intègre à présent, dans les expériences ALICE et LHCb, des valeurs de β* plus petites que précédemment. Les données obtenues ont ensuite été utilisées pour corriger l’optique en fonction des exigences requises pour l’exploitation pour la physique. Les deux types de particules ayant des vitesses légèrement différentes, les collisions protons-plomb posent un autre défi : faire circuler deux faisceaux présentant un écart d’énergie et un décalage d’orbite. Un nouveau schéma de correction visant à remédier aux distorsions d’orbite qui en résultent s’est avéré concluant.  

Malheureusement, à partir du week-end, le temps de faisceau a été grandement amputé en raison de diverses défaillances liées à l'alimentation et à la cryogénie, freinant l’avance prise jusqu’ici dans l’exécution du plan de mise en service. La fréquence des reports et des interventions imprévues, imposée par l’urgence du programme, a été très contraignante pour de nombreuses équipes du LHC.   
Les premières collisions de protons et d’ions plomb de faible intensité sont toutefois imminentes. Le LHC continuera ensuite d’explorer de nouveaux domaines de la physique des faisceaux, en cherchant à atteindre une intensité plus élevée avec des faisceaux asymétriques.

par John Jowett for the LHC team