L’arrêt technique hivernal dans les expériences

L’arrêt technique hivernal a été l’occasion de mener des travaux de maintenance sur le détecteur LHCb. De droite à gauche, les chambres à muons, le tube de faisceau du LHC, le calorimètre hadronique et le calorimètre électromagnétique

L’arrêt technique hivernal, dont la moitié est maintenant écoulée, se poursuit. Alors que de nombreuses réparations et améliorations sont effectuées dans le LHC et les injecteurs, chacune des expériences du LHC fait aussi l’objet de travaux.

LHCb met à profit cet arrêt pour effectuer des travaux de maintenance sur ses nombreux sous-détecteurs, afin que le détecteur soit prêt à tirer le maximum de cette année finale de la deuxième exploitation, qui démarrera lorsque les protons recommenceront à circuler dans le LHC, à partir d’avril 2018. Le deuxième long arrêt, d’une durée de deux ans, commencera en décembre 2018 ; au cours de cette période, LHCb connaîtra sa première amélioration d’envergure, destinée à permettre à l’expérience d’acquérir des données à une cadence beaucoup plus élevée.

Auprès d’ALICE, les équipes ont profité de l’arrêt pour entreprendre une procédure très délicate : un nettoyage endoscopique de la Chambre à projection temporelle (TPC) afin de rendre celle-ci plus performante et apte à supporter un taux de collisions plus important dans la perspective de la troisième période d’exploitation, qui débutera en 2021. Les entrailles de la chambre TPC ont été explorées au moyen de caméras endoscopiques, et la présence de filaments de poussière a été détectée. Ceux-ci ont été retirés au moyen de petits tubes extracteurs, fonctionnant comme de mini-aspirateurs. Au cours du long arrêt, une amélioration de la chambre TPC est prévue ; cette chambre sera équipée de nouvelles chambres de lecture et l’électronique sera rénovée afin que l’expérience soit en mesure de traiter un nombre plus élevé d’événements. Le tonneau central de la chambre TPC devant quant à lui rester inchangé, il est essentiel de veiller à sa maintenance afin de garantir le bon fonctionnement et la pleine efficacité du détecteur.

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Schéma de l’expérience ALICE ; la chambre à projection temporelle (TPC) apparaît en couleur.  (Image: CERN)

Pour ATLAS, les travaux réalisés pendant l’arrêt technique hivernal ont concerné de la maintenance et des réparations courantes sur les sous-détecteurs. Deux des 32 chambres à rubans cathodiques de l’expérience ont été ramenées en surface pour être réparées, avant d’être réinstallées dans le détecteur. Ces chambres proportionnelles multifils sont basées sur l’invention qui avait valu le prix Nobel à Georges Charpak, et qui a d’ailleurs fêté son cinquantième anniversaire la semaine passée.

Dans le même temps, des éléments importants du système de lecture du détecteur à pixels ont été améliorés. Des travaux de consolidation et de maintenance ont également été menés sur le trajectographe à semi-conducteur, le trajectographe à rayonnement de transition, le calorimètre à argon liquide, le calorimètre à carreaux, les chambres à tubes de dérive à muons, les chambres à plaques résistives, les chambres à intervalle fin, les détecteurs situés dans les petits angles, les systèmes de déclenchement et d’acquisition de données, et les infrastructures de services associées. 

Pour ATLAS, l’arrêt technique hivernal a été l’occasion de réparer deux chambres à rubans cathodiques, qui ont dû être ramenées en surface pour être réparées. Elles ont été réinstallées dans la caverne d’ATLAS début février.   (Video:Emma Ward/ATLAS/ CERN)

L’arrêt technique hivernal a été particulièrement actif pour CMS. Avant la fermeture annuelle de deux semaines du Laboratoire, à la fin de l’année, une partie du nouveau détecteur à pixels installé début 2017 a été amenée dans une salle blanche en surface, au point 5, pour de premiers travaux de consolidation en prévision de l’exploitation de 2018 pour la physique. Des membres de la collaboration CMS ont travaillé pendant toute la fermeture ; ils ont réalisé des tests de diagnostic afin de contribuer à l’élaboration de procédures pour la maintenance et les réajustements du système à pixels, dont l’autre partie a été amenée en salle blanche au début de cette année. Tous les composants ont à présent été réinstallés à l’intérieur de CMS, et les essais à froid commenceront début mars.

La collaboration procède actuellement à une autre tâche essentielle : la phase 1 de l’amélioration du calorimètre hadronique. La partie « à petit angle » de ce calorimètre (celle située autour du tube de faisceau à son entrée et sa sortie de CMS) a été améliorée il y a une année, et l’amélioration de la section des bouchons est à présent presque terminée. Les composants du tonneau central seront rééquipés pendant le long arrêt, afin d’être prêts pour la troisième exploitation, et plus tard pour le HL-LHC.

En prévision du long arrêt, l’équipe chargée de l’ingénierie de la manutention du CERN et l’équipe de CMS ont installé une deuxième grue de 20 tonnes dans la caverne d’expérimentation qui abrite le détecteur. L’installation a été achevée en un temps record, et CMS disposera désormais d’une plus grande souplesse pour déplacer des éléments des sous-détecteurs à l’intérieur de la caverne pendant le LS2 et au-delà.

Les dernières semaines de l’arrêt technique hivernal continuent d’occuper pleinement l’équipe de coordination technique de CMS, à mesure que le détecteur est préparé pour le prochain cycle de collisions.