Premières collisions à 13 TeV : dernières nouvelles du CCC

Le mercredi 20 mai, vers 22 h 30, des protons sont entrés en collision dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) pour la première fois à l’énergie record de 13 TeV. Ces collisions tests sont destinées à régler divers systèmes, en particulier les collimateurs. Tests et ajustements techniques se poursuivront ces prochains jours.

L'enthousiasme règne au CCC après les premières collisions à 13 TeV des expériences du LHC.
 

Les équipes ont continué de préparer le LHC pour une exploitation pour la physique à 6,5 TeV par faisceau, notamment en configurant et vérifiant les systèmes de protection de la machine. En outre, elles ont effectué des mesures précises des propriétés de focalisation générales (l’optique) en produisant des oscillations des paquets, et en observant la réponse des détecteurs de position de faisceau (BPM) sur plusieurs tours. 

La dimension transversale des faisceaux varie dans l’accélérateur, allant du millimètre sur la majeure partie de la circonférence de l’anneau à quelques dixièmes de micromètres au cœur des expériences, là où les faisceaux entrent en collision. Le processus consistant à réduire jusqu’au micromètre la taille du faisceau aux points d’interaction, à l’énergie maximale, est appelée « compression ». Les faisceaux sont mis en forme par les quadripôles. De petites imperfections dans l’intensité du champ magnétique peuvent indiquer que les dimensions de faisceau réelles ne correspondent pas exactement au modèle défini. Après avoir analysé de manière approfondie les mesures des détecteurs BPM et simulé les résultats au moyen de modèles de correction, les opérateurs ont pu apporter de petites corrections aux champs magnétiques. Au final, les dimensions des faisceaux concordent avec le modèle avec un écart de quelques pour cent, ce qui est remarquable pour une machine de 27 km de circonférence !

La préparation des premières collisions à des énergies de faisceau de 6,5 TeV a commencé mercredi 20 mai, en fin de soirée. Peu après, les premières collisions record ont été visualisées dans les expériences LHC. Le jeudi 21 mai, les opérateurs ont continué de tester l’ensemble de la machine en mode collision avec des faisceaux « desserrés » aux points d’interaction. Lors de ce « desserrage », on obtient des faisceaux de plus grandes dimensions que la normale aux points de collision dans les expériences. Il est intéressant pour les expériences d'avoir des faisceaux plus larges aux points de collision pour effectuer des mesures d’étalonnage lors desquelles on soumet les faisceaux à des balayages Van der Meer. 

Les deux points représentent le faisceau 1 (sens des aiguilles d’une montre) et le faisceau 2 (sens inverse des aiguilles d’une montre) se déplaçant dans le LHC dans des directions opposées. L’image a été élaborée à partir des données des détecteurs de rayonnement synchrotron. Les deux faisceaux n’ont pas exactement la même taille, ce qui peut s’expliquer par des intensités ou des optiques différentes.

Des progrès ont également été réalisés sur le plan de l’intensité du faisceau. En effet, la semaine dernière, le LHC a également pulvérisé le record d’intensité des faisceaux pour 2015 en faisant circuler 40 paquets nominaux dans chaque faisceau. Le record s'établit ainsi à 4×10¹² protons par faisceau. On s’inquiétait que l’obstacle non identifié présent dans le tube de faisceau, au niveau d’un dipôle du secteur 8, puisse être affecté par l’augmentation de l’intensité des faisceaux. La bonne nouvelle est qu’il n’en est rien. Aucune perte de faisceau ne s’est produite à l’emplacement de l’objet et, après deux heures, les faisceaux ont été arrêtés normalement par les opérateurs. La mise en service se poursuit, et le LHC est en bonne voie pour le lancement dans quelques semaines de l’exploitation pour la physique à haute énergie.

par Jan Uythoven for the LHC team