Dernières nouvelles du LHC : objectif de luminosité 2010 atteint !

Grâce à une augmentation importante du nombre de paquets par faisceau, l’objectif de luminosité- crête fixé pour 2010 à 10³² cm^-2 s^-1 a été atteint le 14 octobre, et a même été largement dépassé les jours qui ont suivi. Les opérateurs du LHC porteront prochainement leur attention sur l’exploitation avec ions plomb qui aura lieu en novembre.

Ces deux dernières semaines, le nombre de paquets injectés dans chaque faisceau a été progressivement augmenté pour atteindre 312, dont 295 sont entrés en collision aux points 1 (ATLAS), 5 (CMS) et 8 (LHCb). Les opérateurs ont ainsi pu atteindre une luminosité de 1,48 10³² cm^-2 s^-1, dépassant allégrement l’objectif fixé pour 2010.

Avec le nombre actuel de paquets, on a obtenu plus de 3,5 10¹³ protons et environ 20 MJ d’énergie stockée par faisceau. Depuis le 4 octobre dernier, lorsque 204 paquets par faisceau ont été injectés dans le LHC, on a commencé à observer certains effets liés à l’intensité, notamment une augmentation sensible du bruit de fond dans ATLAS, correspondant à une augmentation de la pression dans le vide de faisceau à environ 60 m de chaque côté du point d’interaction. Les analyses ont montré que ce phénomène est en fait apparu au début de l’exploitation avec les trains de paquets, le 22 septembre dernier, et qu’il s’accentue à mesure que le nombre de trains de paquets augmente. Le phénomène est également lié à la structure des paquets dans les trains et ne se manifeste que lorsque les deux faisceaux sont présents dans la machine. Il est certain que cet effet intéressant ne sera pas un obstacle insurmontable et qu’il s’atténuera avec le temps puisque les faisceaux en circulation nettoieront la surface de la chambre à vide aux points concernés.

Le samedi 9 octobre, les experts ont installé des solénoïdes supplémentaires dans les régions où le bruit de fond s’est le plus fortement manifesté. En mettant sous tension les solénoïdes au moment où une augmentation de la pression est observée dans le tube à vide, les experts ont pu démontrer que ceux-ci réduisaient l’augmentation de pression. Cela semble indiquer que l’augmentation de la pression est due en grande partie – mais pas entièrement – aux effets des nuages d’électrons, à savoir un rayonnement synchrotron produit par le faisceau lorsque celui-ci vient percuter l’écran de faisceau et projeter des électrons, qui, à leur tour, peuvent percuter la paroi et projeter d’autres électrons.

Un autre problème est également apparu la semaine passée. Le vendredi 8 octobre, on a commencé à observer de plus en plus de pertes de faisceau lors de l'injection du faisceau 1 au point 2 du LHC. On a pu y remédier en corrigeant la trajectoire du faisceau dans la ligne d’injection, mais le problème s’est aggravé le samedi 16 octobre. S’il a de nouveau été possible de recorriger la trajectoire du faisceau dans la ligne d’injection, on ne dispose désormais de quasiment aucune marge de manœuvre. Pour déterminer l’origine du problème, des mesures de rayonnements ainsi que des radiographies ont été réalisées, et ont clairement montré une réduction de l’ouverture au passage entre deux septa magnétiques dans la ligne d’injection. On pense que cela serait dû à un défaut de conformité dans le montage de l’interconnexion. Étant donné qu’une exploitation avec une intensité encore plus élevée est prévue en 2010, il a été décidé d’interrompre l'exploitation de la machine pour procéder aux réparations requises. Ces opérations prendront plusieurs jours. L’arrêt technique prévu du 1er au 4 novembre a donc été avancé et aura lieu du 19 au 22 octobre, ce qui réduira le plus possible l’impact sur le programme de physique. L’exploitation avec protons se poursuivra du vendredi 22 octobre au vendredi 5 novembre. On passera alors à l’exploitation avec des ions plomb pour le reste de la période d’exploitation 2010.

 

par CERN Bulletin