Dernières nouvelles du LHC : on a dépassé les 1 000 paquets par faisceau

À la suite du deuxième arrêt technique, les premiers faisceaux ont été injectés samedi 5 septembre, en début d'après-midi. Environ dix jours plus tard, la machine fonctionnait avec quelque 1 000 paquets par faisceau.

Évolution dans le temps de l’énergie stockée par faisceau LHC.
 

Après un arrêt technique, la première étape consiste à activer un cycle complet du LHC, allant de l'injection aux collisions et à l’absorption de faisceau, avec un paquet de faible intensité (« sonde ») pour vérifier tous les paramètres et les équipements de la machine. Cette étape est suivie d’une série de tests de validation portant sur la collimation et les absorbeurs, réalisés à différents moments du cycle du LHC. Les faisceaux de faible intensité, soit généralement trois paquets nominaux (3 x 10¹¹ protons), sont étendus dans le sens transversal ou longitudinal, ou encore les paquets sont défaits, ce qui permet de vérifier que les collimateurs et les absorbeurs interceptent correctement des particules perdues. Les techniques utilisées pour ces tests de validation ont progressivement été améliorées, et ces tests peuvent désormais être réalisés en l’espace de 24 heures pendant quelques cycles de la machine.

Une fois les systèmes de protection validés, l’intensité du faisceau a été portée en trois étapes à 459 paquets par faisceau, soit le niveau atteint avant l’arrêt. Depuis mi-août, les paquets du LHC utilisés pour l’exploitation pour la physique ont un espacement de 25 ns, ce qui correspond à l’espacement nominal. D’ici à la fin octobre, l’objectif de la période d'exploitation actuelle est d’accroître le plus possible le nombre de paquets.

La montée en intensité des faisceaux du LHC se fait progressivement : à chaque étape, le LHC doit fonctionner pendant au moins trois périodes de collisions (à « faisceaux stables »), en intégrant au moins 20 heures de fonctionnement avant que l’étape suivante d’intensité ne soit autorisée. Les données recueillies au moyen de différents systèmes, en particulier ceux liés à la protection de la machine, sont analysées avec attention. Le feu vert pour une nouvelle phase d’intensité n’est donné que si les experts de tous les systèmes sont satisfaits des performances de leur système.

Suivant cette procédure, le mercredi 9 septembre, après deux longs cycles de remplissage à 459 paquets, le feu vert a été donné aux équipes pour une montée à 745 paquets par faisceau. L'objectif a été atteint le jour même, et la machine a fonctionné au même niveau pendant le reste de la semaine.

L’activité du nuage d’électrons est encore importante, ce qui signifie un dépôt d’énergie considérable sur l’écran de faisceau de la chambre à vide. La température de l'écran de faisceau devrait rester en-dessous de 30 K, et pour cela il faut gérer les transitions de charge thermique. Cette tâche est particulièrement délicate pour les opérateurs du système cryogénique au CCC lorsque les faisceaux sont injectés et montés en énergie.

Lundi, il y avait suffisamment de temps de faisceau accumulé pour passer à 899 paquets, puis à plus de 1 000 paquets par faisceau dans la semaine. À ce niveau, l’énergie stockée dans chaque faisceau aura dépassé 100 mégajoules pour la première fois en 2015.

par Jorg Wenninger for the LHC team