Dernières nouvelles du LHC : une intensité de faisceau record grâce à 25 nanosecondes

Le week-end dernier, le LHC a battu deux records : celui du nombre de paquets de protons injectés dans l’accélérateur, soit 2748, et, par là-même, celui de l’intensité des faisceaux, soit environ 2,7 x 1014 protons par faisceau. Reste à surmonter le défi de la montée en énergie.

 

À l’origine des très bons résultats obtenus dernièrement, une nouvelle configuration de faisceau : pour la première fois, l’intervalle entre les paquets de protons n’était pas de 50 nanosecondes, la valeur type jusqu’ici, mais de 25 nanosecondes, la valeur nominale. Une exploitation pilote a été réalisée à 450 GeV, sans collisions.

Jusqu’à présent, le LHC fonctionnait avec environ 1380 paquets à intervalles de 50 nanosecondes. En ramenant l’intervalle à 25 nanosecondes, l’équipe d’exploitation du LHC peut doubler le nombre de paquets, et le porter à 2800 environ.

L’un des principaux obstacles à ce mode d’exploitation est le phénomène du « nuage d’électrons » (voir l’article du Bulletin 15-16 de 2011), qui se densifie fortement lorsque l’on réduit l’intervalle entre les paquets. Le nuage d’électrons a des effets néfastes tant sur le faisceau (augmentation de la taille du faisceau et pertes correspondantes), que sur le système cryogénique (charge thermique sur le tube de faisceau) et sur le système de vide (augmentation de la pression). Une période de conditionnement du tube de faisceau (scrubbing) est par conséquent nécessaire avant de procéder à la montée en énergie. Durant cette période, la machine est exploitée de façon contrôlée avec des faisceaux d’intensité croissante dans le but d’améliorer les caractéristiques de surface du tube de faisceau et de réduire la densité du nuage d’électrons.

Ces derniers jours, l’équipe d’exploitation du LHC a injecté des faisceaux avec des paquets à intervalles de 25 ns et a progressivement augmenté leur intensité, la faisant passer de 450 GeV à 4 TeV. Ces étapes intermédiaires ont été nécessaires pour étudier le comportement de la nouvelle configuration du faisceau à haute énergie. Une exploitation pilote pour la physique à 4 TeV sera réalisée pour permettre aux expériences LHC de tester l’exploitation de l'accélérateur avec des paquets à intervalles de 25 ns, avant que cette configuration puisse être utilisée de façon opérationnelle en 2015.

par The LHC team