Dernières nouvelles du LHC : de nouveaux modes d'exploitation du LHC en phase de test

Le 13 septembre, des collisions protons-ions plomb ont eu lieu pour la première fois dans le LHC. Ce résultat remarquable a été un test déterminant en vue de l’exploitation prévue dans ce mode en 2013. Outre deux cycles d’exploitation spéciaux pour la physique, des périodes fécondes de collisions proton-proton se sont poursuivies dans le LHC.

Les premières collisions protons-ions dans la salle de contrôle du CERN.

Au cours de la première semaine de septembre, les collisions proton-proton ont permis de fournir à nouveau à ATLAS et CMS une luminosité intégrée de 1 fb^-1. La production de luminosité a été satisfaisante et régulière durant cette semaine, les équipes n’ayant rencontré que quelques problèmes mineurs, classiques, liés aux équipements.  La performance de crête s’était légèrement dégradée en début de semaine mais grâce au travail effectué par les équipes sur les injecteurs du LHC, la brillance du faisceau – et ainsi la performance de crête du LHC – ont retrouvé leurs niveaux précédents avant le week-end.

Le LHC est ensuite passé à de nouveaux modes d’exploitation, démontrant de façon remarquable sa nature polyvalente. Cela vient surtout du fait que les équipements et les dispositifs de contrôle du LHC ont été conçus avec une grande flexibilité. La machine a donc élargi son répertoire pour faire entrer en collision des protons avec des ions plomb, et également « décompresser » des faisceaux de protons aux points de collision jusqu’à une valeur de bêta* de 1000 m pour les expériences TOTEM et ALFA.

Après Noël, les collisions protons-ions reprendront dans le LHC pour clore la période de collecte de données pour la physique. Même si rien ne change au niveau magnétique, l’exploitation proton-ion représente un défi pour le système RF du LHC et pour sa synchronisation avec le SPS. Les faisceaux de protons et d’ions sont injectés et accélérés à différentes fréquences RF ; pour faire entrer ces faisceaux en collision, les fréquences doivent être recalées, un processus appelé « rephasage ». Malgré une interruption de 36 heures pour remédier à une fuite de vide au niveau de l’un des détecteurs à fil à balayage rapide du LHC (utilisés pour mesurer la dimension transversale des faisceaux), les premières collisions proton-plomb à 4 TeV ont été enregistrées par les expériences LHC le 13 septembre - un résultat remarquable pour toutes les équipes concernées.

Enfin, après une petite série de tests de performance, le LHC a pu reprendre un cycle normal d’exploitation pour la physique proton-proton à 4 TeV et atteindre le lundi 17 septembre, juste avant le troisième arrêt technique de cinq jours, l’objectif de 15 fb^-1 fixé pour ATLAS et CMS.

Les théoriciens présentent leurs intérêts pour ces collisions protons-ions dans l'article suivant.

par Verena Kain for the LHC team