Le LHC a redémarré en vue de la campagne 2017

Ce redémarrage marque la fin de l’arrêt technique prolongé, qui a duré 17 semaines (Image: Maximilien Brice/ CERN)

Le 29 avril 2017, le LHC a à nouveau fait circuler des faisceaux de protons, pour la première fois de l’année. Ce redémarrage marque la fin de l’arrêt technique prolongé, qui a duré 17 semaines.

Une fois achevés les travaux de maintenance qui avaient commencé en décembre 2016, toutes les machines de la chaîne d’accélérateurs ont été mises en route les unes après les autres pendant le mois écoulé, et ont fait l’objet de vérifications jusqu’à ce week-end ; le LHC, dernière machine de la chaîne, a alors pu être redémarré par l’équipe chargée des opérations.

« C’est comme un orchestre, chaque élément doit être synchronisé et il faut que l’ensemble fonctionne bien. Une fois que chacune des parties fonctionne correctement, le faisceau fait son entrée par étapes, une machine après l’autre, jusqu’au LHC », explique Rende Steerenberg, qui dirige les opérations de la chaîne d’accélérateurs, LHC compris.

Chaque année, pendant l’hiver, les machines sont arrêtées pour permettre aux techniciens et aux ingénieurs d’effectuer des réparations et des améliorations essentielles ; il a toutefois été prévu que l’arrêt serait prolongé cette année afin que des travaux plus complexes puissent avoir lieu. Les activités réalisées ont compris le remplacement d’un aimant supraconducteur dans le LHC, l’installation d’un nouvel arrêt de faisceaux pour le Supersynchrotron à protons et une vaste campagne de décâblage pour le Booster du PS.

Ces améliorations permettent notamment au collisionneur d’atteindre une luminosité intégrée plus élevée. Or plus la luminosité est élevée, plus les expériences récoltent de données ; elles ont ainsi davantage de possibilités d’observer des processus rares.

« Notre objectif pour 2017 est d’obtenir une luminosité intégrée de 45 fb-1 [cette valeur était de 40 fb-1 l’année passée], et dans l’idéal d’aller plus loin. Le vrai défi concerne la stabilité des faisceaux ; en effet, même s’il y a différentes manières d’augmenter la luminosité (mettre plus de paquets dans la machine, augmenter l’intensité de chaque paquet, ou augmenter la densité des faisceaux), le facteur principal est la durée pendant laquelle nous parvenons à garder des faisceaux stables », précise Rende Steerenberg.

En 2016, la machine a fait circuler des faisceaux stables, c’est-à-dire des faisceaux avec lesquels les scientifiques peuvent enregistrer des données, pendant environ 49 % du temps, contre 35 % l’année précédente. Cette année, les équipes viseront à rester à ce niveau ou, de préférence, à le dépasser.

Les équipes mettront également à profit l’exploitation 2017 pour tester de nouveaux paramètres d’optique, qui pourraient permettre d’obtenir une luminosité encore plus élevée et davantage de collisions.

« Nous utilisons une nouvelle manière de comprimer le faisceau pour lui faire atteindre la petite dimension utilisée dans les expériences. Il s’agit initialement d’atteindre la même valeur que l’année passée, mais avec la possibilité d’obtenir plus tard des dimensions plus petites, ce qui signifie que nous pouvons repousser encore les limites de la machine. Avec le nouveau dispositif d’arrêt de faisceaux du SPS et l’amélioration des aimants de déflexion rapide utilisés pour l’injection dans le LHC, nous pouvons injecter à la fois plus de particules par paquet et plus de paquets, ce qui se traduit par un plus grand nombre de collisions », conclut Rende Steerenberg.

Pendant les premières semaines, seuls quelques paquets de particules circuleront dans le LHC, ce qui permettra de mettre au point et de valider la machine. Le nombre de paquets augmentera progressivement pendant les semaines à venir, jusqu’à ce qu’il y ait suffisamment de particules dans la machine pour que les premières collisions aient lieu et que la prise de données pour la physique commence.