Pour ses quatre dernières semaines d'exploitation de l'année, le Grand collisionneur de hadrons (LHC) fait entrer en collision des protons (p) et des ions plomb (Pb). C'est un défi non seulement pour le LHC, mais aussi pour les six accélérateurs produisant les paquets de faisceaux qui entreront ensuite en collision à l'intérieur des quatre détecteurs ALICE, ATLAS, CMS et LHCb. Deux chaînes d'injection distinctes fournissent au LHC les faisceaux constitués de deux types différents de particules. Pour les protons, la chaîne inclut le Linac 2, le Synchrotron injecteur du PS (PS Booster, PSB), le Synchrotron à Protons (PS) et le Supersynchrotron à protons (SPS). Pour les ions plomb, elle comprend le Linac 3, l’Anneau à ions de basse énergie (LEIR), le PS et le SPS.
Le défi est double pour le complexe d'injecteurs. Premièrement, la configuration des paquets de protons doit correspondre à celle des ions plomb afin d'optimiser le nombre de paquets entrant en collision dans le LHC.
Idéalement, les protons et les ions plomb auraient le même nombre de paquets, espacés de la même façon. Toutefois, la technique d'injection des paquets d'ions plomb est contraignante. LEIR et le PS ne peuvent fournir au SPS qu'un faisceau d'ions constitué de quatre paquets espacés de 100 nanosecondes (ns), alors que lors des collisions proton-proton habituelles, le faisceau comprend 72 paquets espacés de 25 ns. Deuxièmement, l'intensité du faisceau de protons doit être réduite pour qu'elle corresponde à celle des ions plomb. Pour les collisions proton-ion, les paquets de protons doivent être cinq fois moins intenses qu'à l'ordinaire.
L'équipe des injecteurs a résolu le problème en faisant coïncider un train de deux lots, chacun composé de 18 paquets de protons, avec un train de sept lots, chacun constitué de quatre paquets d’ions de plomb (voir l'illustration pour plus de détails).
Les travaux du projet LIU, qui visent à améliorer la performance des faisceaux des injecteurs pour le futur LHC à haute luminosité, profitent déjà à la chaîne d'injection. Depuis le début de la période d'exploitation, les injecteurs d'ions de plomb ont fourni une intensité trois fois plus élevée que celle prévue lors de leur conception. Cela a permis d'atteindre une luminosité de pointe six fois plus élevée que celle prévue lors de la mise en place du programme proton-plomb, il y a quelques années à peine.
À l'heure où le présent article est rédigé, le LHC compte toujours atteindre tous les objectifs de physique de cette campagne, et ce malgré les difficultés techniques rencontrées telles que la coupure de courant la semaine dernière et une transition résistive le 24 novembre.
Lorsqu'elle n'est pas occupée à remplir le LHC, la chaîne d'injection produit des faisceaux pour le Décélérateur d'antiprotons (AD), l'expérience AWAKE et l'installation HiRadMat, ainsi que pour la zone Nord.
