Chamonix 2016 : fixer le cap pour le LHC et le complexe d’accélérateurs
L’atelier sur la performance du LHC a eu lieu à Chamonix du mardi 25 au jeudi 28 janvier. Au programme, un examen de la performance de la machine en 2015, une discussion des perspectives de la deuxième période d’exploitation, et un état des lieux des projets LIU (amélioration des injecteurs du LHC) et HL-LHC. La séance finale a été consacrée au long arrêt 2019-2020 (LS2).
Les participants de l'atelier sur la performance du LHC.
L’année qui vient de s’achever était la première année de fonctionnement après les interventions importantes réalisées pendant le long arrêt 2013-2014 (LS1). Une année compliquée, mais finalement fructueuse. Une analyse du fonctionnement et de l’efficacité de la machine a été effectuée, le but étant de déterminer les améliorations pouvant être apportées pour 2016. La performance de systèmes essentiels (protection de la machine, collimation, radiofréquence, amortissement transversal, circuits magnétiques et diagnostic de faisceau), s’est avérée bonne, mais on continue à travailler à améliorer la fiabilité et la fonctionnalité, et à assurer le suivi des évolutions.
Plusieurs problèmes se sont manifestés en 2015, certains bien connus, d’autres nouveaux ; ils ont fait l’objet de séances spéciales. Il s’agissait notamment des fameux objets tombants non identifiés (UFO), et aussi d’une restriction d’ouverture de cause inconnue dans un dipôle d’un arc, autrement dit un objet statique non identifié (ULO). Le nombre d’UFO a diminué en 2015 ; il devrait rester acceptable en 2016. Quant à l’ULO, il ne semble pas avoir créé de problème majeur en 2015, et on suppose qu’il continuera à se tenir tranquille cette année. Les frais qu’entraînerait une intervention sur une partie froide de la machine visant à extraire cet objet seraient prohibitifs à ce stade.
L’un des problèmes importants qu’il a fallu traiter en 2015 a été celui du nuage d’électrons. Une campagne systématique de nettoyage a permis d’atténuer ses effets les plus néfastes. Grâce à une stratégie consistant à poursuivre le nettoyage à 6,5 TeV, on a pu arriver à 2 244 paquets par faisceau et à une luminosité améliorée. Le nuage d’électrons sera encore présent en 2016, et c’est pourquoi des mesures ont été prévues pour y faire face. Il a également été question de la configuration de la machine, de la planification des opérations et de la performance potentielle pour 2016.
La disponibilité de la machine étant un élément tout à fait essentiel pour la production de luminosité, une journée a été consacrée au suivi de cette disponibilité et à la performance de tous les systèmes cruciaux. Plusieurs points d’amélioration possibles à court et moyen termes ont ainsi été identifiés.
Le projet LIU vise à améliorer les injecteurs du LHC afin de rendre possibles les faisceaux extrêmement ambitieux requis pour le HL-LHC. L’exécution du projet LIU est prévue pendant le LS2 ; elle consistera en un programme très complet et très étendu de mise à niveau pour le Booster, le PS et le SPS, et en la réalisation du Linac 4. De plus, l’équipe LIU prévoit des mises à niveau du Linac 3, du LEIR, du PS et du SPS pour les exploitations avec ions.
Une étude approfondie des éventuelles limitations de performance du HL-LHC et des moyens d’atténuer ces problèmes a fait l’objet d’une discussion. Le nuage d’électrons restera à l’ordre du jour : plusieurs mesures ont été proposées, en particulier un revêtement de carbone amorphe effectué in situ et des structures de surface traitées au laser, également in situ, pour régler le problème du nuage d’électrons dans les aimants des régions d’insertion.
Des améliorations essentielles sont également requises pour les systèmes de collimation et les cavités radiofréquence. Le travail préparatoire en vue de l’installation de cavités en crabe innovantes dans le SPS est bien avancé. Il sera ainsi possible de tester leur performance avec des protons avant que le dispositif soit utilisé dans le LHC.
Les ions ne sont pas oubliés dans le programme HL-LHC ; les dispositifs permettant de fournir les faisceaux requis et la luminosité voulue sont en train de prendre forme. La récente exploitation Pb-Pb (5,02 TeV dans le centre de masse par paire de nucléon en collision) et les essais de transition résistive effectués à cette occasion ont fourni des informations très utiles.
La planification des opérations pour le LS2 est déjà en cours. À part l’exécution du projet LIU, le LS2 sera mis à profit pour des améliorations majeures des expériences ALICE et LHCb, portant tant sur les détecteurs que sur les systèmes de lecture. Un important travail de consolidation est prévu sur l’ensemble du complexe. Un aspect particulièrement important est le travail de maintenance et de consolidation prévu par les expériences hors LHC.
par Mike Lamont
