Rapport sur les accélérateurs : faisceaux injectés dans le LHC avant les collisions d’ions lourds

Le LHC reprend la production de faisceaux, après la réparation de la fuite interne du vide triplet, et se prépare aux collisions d'ions lourds

31 août 2023

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Par Rende Steerenberg

Le 30 août, des faisceaux ont de nouveau été injectés dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC), légèrement en avance sur le calendrier révisé. Il faudra désormais quelques jours pour remettre en service la machine avec le faisceau, revalider les systèmes de sécurité de la machine et affiner tous les paramètres de la machine pour garantir qu'elle est à nouveau prête à fournir des faisceaux pour la recherche en physique.

Après la réparation de la fuite interne du vide triplet le 1er août, le LHC a achevé son refroidissement le 22 août. Cela a permis d’effectuer des tests de mise sous tension – une séquence d’évaluations prédéfinies des équipements du LHC pour revalider leur état de préparation à un fonctionnement régulier. Habituellement, l’entraînement à la trempe magnétique fait partie du test de mise sous tension après un cycle de préchauffage et de refroidissement. Cependant, à cette occasion, lorsque le cycle nominal a été exécuté et qu'un courant allant jusqu'à 11 600 A a circulé à travers les aimants dipolaires, aucun d'entre eux n'a subi de trempe. Ce résultat n'était pas totalement inattendu, étant donné que la majeure partie de la machine était maintenue froide et que la température de l'arc 7-8 restait inférieure à 80 Kelvin. Ce seuil de température est crucial car il marque le point au-delà duquel l'altération des contraintes mécaniques au sein des aimants devient significative.

Le calendrier du LHC a été révisé suite à des discussions entre les représentants des expériences LHC et les équipes des machines LHC. Nous avons conclu que l'exploitation régulière des protons avait pris fin avec l'apparition de la fuite, car le rétablissement de l'exploitation d'un faisceau de protons à haute intensité à 6,8 TeV nécessiterait un temps de configuration et de revalidation important. Par conséquent, l'accent pour le reste de l'année se concentrera sur la physique des ions lourds, déjà prévue pour la fin de l'année. Ceci sera complété par des expériences de physique spéciales relativement brèves avec des protons, telles que des balayages de Van de Meer pour calibrer les mesures de luminosité des expériences et des collisions de protons avec des faisceaux fortement défocalisés aux points d'interaction (étoile à bêta élevé) dans les expériences, ainsi que avec une session condensée de développement de machines, initialement prévue pour la seconde quinzaine de juillet.

Le programme ions lourds, débutant à la semaine 37, comprend deux parties. La première est une exploitation de référence proton-proton à une énergie de 2,68 TeV, suivie de l'exploitation proprement dite avec collisions d'ions plomb dans les quatre grandes expériences du LHC. Initialement prévue pour quatre semaines, cette période de collision d'ions plomb a été prolongée d'une semaine supplémentaire. Les derniers faisceaux d'ions plomb de 2023 seront ensuite largués le lundi 30 octobre à 6 heures du matin, marquant le début de l'arrêt hivernal de l'ensemble du complexe d'accélérateurs du CERN. D’ici là, l’attente est grande pour une période de physique chargée, stimulante et surtout réussie.

La reprise de l'exploitation des faisceaux est non seulement gratifiante pour la communauté des physiciens, mais aussi pour toutes les personnes dévouées qui ont travaillé dur et sorti des sentiers battus pour réparer la fuite de vide sans précédent dans un délai beaucoup plus court que lorsque les procédures standards aurait été appliquée. Cette réalisation souligne la force, la qualité et l'esprit d'innovation des équipes scientifiques et techniques du CERN.