Dernières nouvelles du LHC : le faisceau est de retour

Une série de tests de secteurs avec faisceau avait précédé le démarrage du LHC en 2008 et 2009. Ces tests, avec le suivi des problèmes survenus, faisaient partie du processus qui a permis un démarrage sans heurts avec faisceau.

 

Au vu de cette expérience, il était prévu de procéder à des tests de secteurs plusieurs semaines avant le démarrage de 2015. Du 6 au 9 mars, des faisceaux du SPS ont ainsi été injectés dans les deux régions d’injection du LHC, avant de faire un premier passage dans les secteurs du LHC en aval. Le faisceau circulant dans le sens des aiguilles d’une montre (appelé « faisceau 1 ») a donc traversé ALICE et le secteur 2-3, tandis que le faisceau circulant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (appelé « faisceau 2 ») a traversé LHCb puis circulé du point 8 au point 6, où il a été extrait par les aimants de déflexion rapide pour l’absorption et dirigé vers le bloc absorbeur.

Les tests à blanc des semaines précédentes visaient principalement à préparer les tests de secteurs. Parmi les systèmes testés figuraient l’injection, le séquencement, la synchronisation et l’instrumentation de faisceau. Le système de verrouillage de faisceau a été mis dans une configuration spéciale pour les tests de secteurs, afin de permettre d’armer et d’actionner les aimants de déflexion rapide pour l’absorption de faisceau tout en continuant de contrôler d’autres systèmes critiques. Un faisceau de faible intensité a été utilisé, c’est-à-dire des paquets « pilotes » uniques contenant 5 x 109 protons, contre 1,15 x 1011 protons pour un paquet nominal.

Jeudi, la veille du test de secteurs, ont eu lieu les derniers contrôles opérés par le Délégué départemental à la Sécurité (DSO). Cette série de tests assure le bon fonctionnement de tous les systèmes liés à la protection des personnes. Cela concerne bien entendu le système d’accès, mais aussi un certain nombre de circuits d’aimants qui ne peuvent être mis sous tension que si la machine est en mode fermé et prête pour le faisceau. Ce n’est qu’une fois toutes les signatures nécessaires reçues après les tests DSO que le faisceau a pu être injecté dans le LHC.

L’après-midi du vendredi 6 mars, les faisceaux 1 et 2 ont été extraits du SPS pour passer dans les lignes de transfert entre le SPS et le LHC, et arrêtés sur les absorbeurs quelques centaines de mètres avant les points d’injection du LHC. Toutefois, quand l’absorbeur de la ligne d’injection du faisceau 1 a été retiré, il est apparu que le faisceau n’avait pas atteint le LHC. Il avait été perdu dans les aimants à septums du système d’injection, une série d’aimants spéciaux qui guident le faisceau incident dans le LHC. L’injection du faisceau 2 a également été problématique : le système de verrouillage de l’extraction du SPS n’a pas permis l’extraction du faisceau 2 sans la présence de l’absorbeur de la ligne de transfert. Ce problème a été résolu dans la nuit du vendredi et, à 4 h 50 du matin, le faisceau 2 a été injecté avec succès dans le LHC et envoyé sur le dispositif de protection de l’injection situé en amont de l’expérience LHCb.

Durant la matinée du samedi, le faisceau 2 a été amené jusqu’à l’absorbeur de faisceau du LHC au point 6. Les aimants de déflexion rapide de l’absorption de faisceau ont été synchronisés avec ceux du système d’injection, et actionnés lors du passage du faisceau afin d’éjecter celui-ci vers la ligne de l’absorbeur, sur le bloc absorbeur en graphite de 7 mètres de long.

Après quelques analyses avec le faisceau, il a été décidé d’inverser la polarité des septums d’injection du faisceau 1. Le samedi à 17 h, le faisceau 1 a été injecté avec succès et a atteint le point 3, où il a été arrêté comme prévu sur les collimateurs de cette région.

Ensuite, un programme de mesures a été mené jusqu’à 6 h du matin le lundi. Ces mesures comprenaient des contrôles de la forme d’onde des aimants d’injection, des envois sur les absorbeurs dans les lignes de transfert pour les expériences LHCb et ALICE (où les particules secondaires produites ont permis de procéder à l’alignement des détecteurs et de tester les systèmes de déclenchement), des mesures de l’ouverture, des mesures de la synchronisation des absorbeurs de faisceau, et des vérifications des réponses du système de détection des pertes de faisceau et du système de détection de la position du faisceau.

Plusieurs non-conformités ont été découvertes et seront résolues dans les prochaines semaines, avant le démarrage du LHC. Les tests de secteurs menés du 6 au 9 mars 2015 se sont révélés un exercice très utile à plusieurs égards. Le démarrage du LHC avec faisceau à la fin mars sera certainement rendu plus aisé par les progrès réalisés le week-end passé.

par Reyes Alemany, Verena Kain