Les instruments qui permettent de mesurer les paramètres de faisceau sont essentiels pour la production de faisceaux de grande qualité, non seulement dans le LHC, mais dans l’ensemble de la chaîne d’injection. Dans de nombreux cas, des redondances ont été intégrées, si bien que les mesures peuvent continuer même si l’un des dispositifs est en panne. Récemment, pourtant, le Synchrotron à protons (PS) en est arrivé au stade où il a fallu remplacer un détecteur à fil à balayage pour assurer la continuité du contrôle de la qualité du faisceau.

Le 20 août, une intervention a eu lieu au niveau de la source d’ions du Linac 4 ; il s’agissait de remplacer une vanne défectueuse commandant l’arrivée d’hydrogène. Ce type d’intervention ne requiert généralement que quelques heures, mais il faut ensuite 8 à 10 heures de reconditionnement de la source avant de pouvoir reprendre l’exploitation normalement. On disposait ainsi d’un créneau adapté pour effectuer le remplacement du détecteur à fil à balayage.

Au moment où ces travaux devaient être entrepris, le LHC se préparait à des collisions ininterrompues. À 8 h 05, la machine était complètement remplie, et dès 8 h 37, les faisceaux entraient en collision. À ce moment-là, la source du Linac 4 a été déconnectée pour que l’on puisse procéder au remplacement de la vanne de gaz. À 8 h 45, l’échange du détecteur à fil à balayage au PS était en cours et, grâce à une préparation impeccable, l’opération était achevée à 11 h, et suivie immédiatement par un pompage pour la mise sous vide. Pendant ce temps, l’équipe chargée de la source du Linac 4 achevait l’échange de vanne, permettant ainsi que soit lancé le reconditionnement.

En début de soirée, les faisceaux étaient de retour dans la chaîne d’injection. Vers 6 h 20, un faisceau d’intensité légèrement inférieure (35 mA au lieu de 40 mA à la sortie de la source) a été injecté dans le Booster du PS, ce qui suffisait pour que tous les faisceaux opérationnels puissent être rétablis. Cinq minutes plus tard à peine, le PS lui-même accueillait à son tour le faisceau. Peu après, c’était le tour du SPS. Le complexe d’injection était à nouveau en fonctionnement ! 

Malheureusement, à 9 h 35, les faisceaux du LHC ont dû être éjectés en raison d’un problème au niveau du système de protection en cas de transition résistive situé dans l’un des circuits d’aimants. Étant donné qu’aucun faisceau n’était attendu dans les injecteurs avant le soir, l’accès à la machine a été ouvert pour permettre des opérations en attente. À 12 h 30 le 21 août, les faisceaux étaient à nouveau en collision dans le LHC et la production de luminosité avait repris.

Le 1^er septembre à 8 h, les faisceaux du LHC ont été éjectés, cette éjection marquant le passage de l’exploitation pour la physique au deuxième bloc de développement machine de l’année. Pour les expériences, cela signifie évidemment une pause dans la production de luminosité, mais la période consacrée au développement machine est essentielle car elle permet de tester de futurs scénarios d’exploitation et de préparer le terrain pour le LHC à haute luminosité (HL-LHC).

Le basculement a été opéré à un moment où le LHC fonctionnait avec une excellente performance. Dans les semaines qui ont précédé le bloc de développement machine, le LHC a réussi à regagner du terrain de façon impressionnante sur la courbe de luminosité prévue, grâce à une excellente disponibilité de la machine et à des temps de reprise très courts (il s’agit de l’intervalle entre l’éjection d’un premier remplissage et l’entrée en collision après le remplissage suivant). Au matin du 1^er septembre, le LHC avait livré, à la fois à ATLAS et à CMS, 70 fb⁻¹ de luminosité intégrée, soit à peine 3 fb⁻¹ de moins que la prévision pour cette date, à savoir 73 fb⁻¹. La situation contraste donc fortement avec ce qui se passait mi-juillet, quand le LHC était en retard par rapport à l’objectif d’environ 6 fb⁻¹.

Le programme de développement machine qui doit démarrer à 8 h le 5 septembre est particulièrement intéressant. Les physiciens travaillent à affiner la maîtrise de l’optique à 6,8 TeV, en testant de nouveaux moyens de rationaliser la séquence montée en énergie-compression et en essayant des stratégies de nettoyage améliorées autour des régions de collimation. D’autres études portent sur les limites de la stabilité du faisceau, un procédé de collimation innovant à l’aide de cristaux courbés, et la façon dont les faisceaux de haute intensité interagissent avec l’environnement de la machine. Plusieurs remplissages seront consacrés à des trains de paquets de haute intensité, semblables à ceux qui circuleront dans le HL-LHC, afin d’évaluer leur comportement dans les phases d’injection, d’accélération et de collision.

À partir du 5 septembre, le LHC recommencera à produire de la luminosité, en entamant une nouvelle période de quatre semaines de collisions de protons avant le troisième bloc de développement machine d’une durée de quatre jours, qui doit commencer début octobre. La période de physique qui s’annonce sera l’occasion, non seulement de continuer sur la lancée de ces dernières semaines, mais également de rattraper, voire de dépasser, la courbe de la luminosité prévue, à l’heure où nous travaillons sans relâche à réaliser l’objectif de 120 fb⁻¹ pour 2025.