Le 8 mars, trois jours plus tôt que prévu, le premier faisceau de protons a été injecté dans le LHC ; 20 minutes plus tard, le deuxième faisceau était injecté, et circulait dans le sens opposé.
Depuis le dernier article sur les accélérateurs, les tests de matériel suivis des contrôles à froid ont été menés à bien, en avance par rapport au calendrier. Une fois les ultimes problèmes résolus, tout était prêt pour commencer la mise en service avec faisceau pour 2024 du LHC. Le faisceau test basse intensité à un seul paquet, préparé avec soin dans la chaîne d’injection ces dernières semaines, est donc venu frapper à la porte du LHC.
Nombreux étaient les ingénieurs et spécialistes des systèmes de la machine présents au Centre de contrôle du CERN (CCC) le 8 mars, aux côtés de membres de la Direction, pour suivre les opérations, impatients de voir les faisceaux de retour dans le LHC.
L’équipe chargée de l’exploitation du LHC a lancé le processus d’injection et d’insertion du faisceau 2 (celui circulant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre) : le faisceau a été injecté au point 8 du LHC, juste avant l’expérience LHCb, et a circulé jusqu’au point 7, où il a été intercepté par un ensemble de collimateurs qui avaient été entièrement fermés. Les mesures réalisées par les détecteurs de position du faisceau montraient que la trajectoire pouvait être améliorée. L’opération a été réalisée rapidement grâce à un outil automatisé d’orientation du faisceau, qui enclenche des aimants correcteurs pour affiner les trajectoires des particules.
Désormais assurée de l’efficacité de cette correction, l’équipe responsable des opérations a alors ouvert les collimateurs au point 7 et fermé ceux situés plus loin dans l’anneau, au point 6, avant d’injecter à nouveau le faisceau. Ce processus a été répété jusqu’à ce que les derniers collimateurs, au point 1 (expérience ATLAS), soient ouverts, laissant la voie libre au faisceau pour effectuer un deuxième, puis troisième, quatrième... et énième tour.
Une ultime petite correction destinée à ajuster l’orbite a été effectuée, puis les efforts se sont portés sur le faisceau 1, lequel a pu accomplir le tour complet de la machine moins de 20 minutes après le faisceau 2, pour la plus grande satisfaction de toutes les personnes présentes dans le Centre de contrôle du CERN. L'étape suivante – l'accélération des deux faisceaux jusqu'à 6,8 TeV – a également été réalisée pendant le week-end. C’est toujours un soulagement de voir les deux faisceaux circuler, même si le véritable travail de mise en service des faisceaux ne fait alors que commencer.
Pour l’exploitation 2024, il a été décidé de modifier l’optique de l’accélérateur, en adoptant une optique à polarité inversée. L’objectif est d’atténuer l’irradiation subie par certains des aimants de la région des triplets internes de part et d’autre de l’expérience ATLAS. Le triplet interne est un ensemble d’aimants quadripôles, au cœur des expériences, dont le rôle est de focaliser le faisceau de manière extrême avant les points de collision.
Une partie des débris des collisions (des particules produites par les collisions qui se déplacent parallèlement aux faisceaux, à l’extérieur de l’expérience), sont interceptés par les aimants dans les régions des triplets internes, ce qui a pour effet d’endommager par irradiation l’isolation de ces aimants. Le changement d’optique fait que les débris sont déposés de manière différente, de sorte que l’impact des rayonnements est réparti plus largement. On prolonge ainsi la durée de vie des aimants, même si le nombre de collisions augmente.
La mise en service et la validation de l’optique à polarité inversée font partie des nombreuses étapes de la mise en service avec faisceaux à réaliser dans les semaines à venir avant le début des collisions à 6,8 TeV, qui devrait avoir lieu le 8 avril si tout va bien. En fonction de l’avancement des opérations, cette échéance pourrait être avancée ou reculée de quelques jours.