Dernières nouvelles du LHC : c’est reparti !

Au cours des deux dernières semaines, le LHC a recueilli des données à un rythme régulier, mais sans atteindre la valeur type de 1 fb^-1 par semaine, car il a fallu arrêter plusieurs fois la machine afin de résoudre certains problèmes liés à la stabilité du faisceau. Parallèlement, le programme d’optimisation des faisceaux a été avancé, à la faveur d'une interruption causée par une descente en intensité d’urgence de l’aimant solénoïde de CMS. Une fois ces problèmes résolus, et grâce à la bonne performance des injecteurs, le LHC a de nouveau atteint des luminosités record durant la semaine écoulée.

Dans les précédents rapports LHC, il était indiqué que la luminosité de crête en début de mode « faisceaux stables » avait été réduite d’environ 10 % par rapport aux valeurs record précédentes. Cela tient à une réduction d’intensité des paquets de faisceau, l’augmentation des intensités entraînant des instabilités et d’importantes pertes de faisceau. Pour corriger l’instabilité des faisceaux, on peut recourir à des aimants octopolaires. Ces aimants peuvent être mis sous tension à deux polarités différentes. Plusieurs jours ont été nécessaires pour définir de nouveaux paramètres optimums pour la machine, en inversant la polarité des octupôles par rapport à celle des dernières années. Cela s’est révélé payant. Grâce à cette inversion de polarité, les faisceaux sont devenus plus stables lors des collisions et l’intensité des paquets a pu être portée de 1,5 x 10¹¹ à 1,6 x 10¹¹ protons par paquet. Un effort important a par ailleurs été fourni du côté des injecteurs pour livrer des faisceaux de plus petite section, et une luminosité de crête de 7,4 x 10³³ cm^-2s^-1 a été atteinte dans ATLAS comme dans CMS, valeur supérieure de 10 % environ par rapport aux précédents records.

Alors que la machine était prête à fonctionner de manière stable pendant plusieurs semaines avec les nouveaux paramètres optimisés, l’aimant solénoïde de CMS a dû subir une descente en intensité d’urgence, qui a entraîné son réchauffement à 70 K ; quatre jours ont été nécessaires pour reprendre l’exploitation normale. Afin que CMS dispose d’un maximum de temps d’acquisition de données, les équipes du LHC ont rapidement mis en place ensemble un programme d’optimisation des faisceaux, notamment : vérification des polarités des octupôles ; inversion des polarités de l’aimant de LHCb ; mise en service de l'injection et de la capture RF avec une nouvelle optique du SPS, appelée « Q20 optics », permettant des intensités de paquet encore plus élevées ; réalisation de mesures d’accord au moyen de l'amortisseur transversal et inversion de polarité des aimants d’ALICE, suivie d’un programme de mise au point de 48 heures avec la nouvelle polarité des aimants d'ALICE.

Les faisceaux étant à présent plus stables, et aucune « gymnastique » particulière n’étant annoncée pour les semaines à venir, tout est prêt pour une nouvelle période de luminosités record.

par Jan Uythoven for the LHC Team