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Dernières nouvelles des accélérateurs : le LHC sur la bonne voie malgré des perturbations dans le complexe d’accélérateurs

Le complexe d’accélérateurs a dû faire face à une défaillance d’un aimant du SPS, à un défaut du système de cadencement central et à une coupure de courant générale. Cependant, le LHC reste bien placé pour atteindre son objectif de luminosité pour 2025

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Le LHC a atteint le 24 mai son objectif de 2460 paquets par remplissage, ce qui est le régime de remplissages par défaut prévu en 2025. Cette étape a été franchie un peu plus tard que je ne le prévoyais dans mon article précédent, mais cependant moins d’une semaine après le premier remplissage à 1 200 paquets, ce qui reste impressionnant. La semaine qui a suivi a connu son lot de de succès et de difficultés, mais il semble que le LHC va pouvoir atteindre ses objectifs de production de luminosité.

Dans la matinée du 26 mai, il y a eu une défaillance du matériel au SPS ; l’un des aimants de la machine a subi un court-circuit à l’intérieur de son enroulement. Le problème a été révélé par un comportement anormal de l'orbite du faisceau. L'équipe Opérations du SPS a alors lancé un diagnostic d’orbite, en utilisant les données des détecteurs de position du faisceau (système BPM) pour localiser le problème.

L’un des dipôles, où se produisait un court-circuit entre les spires, produisait un champ magnétique intégré réduit, ce qui entraînait une oscillation mesurable de la trajectoire du faisceau le long de l’anneau. Un algorithme de l'application de mesure de l'orbite, dit « Kick-Buster », a permis à l'équipe d'identifier précisément l'origine de l'oscillation et donc l'aimant défectueux.

Les équipes techniques se sont rapidement mobilisées pour remplacer l'aimant. À 21 h 15, l'aimant défectueux avait été retiré et remplacé par un aimant de rechange. Il a fallu ensuite procéder aux manœuvres d'alignement, à la reconnexion du système de vide de l'aimant et au pompage de sa chambre à vide. Tout cela demande de la patience, car il faut du temps pour atteindre le niveau de vide requis pour pouvoir ouvrir les vannes qui isolent le sextant du reste de la machine, puis pour rétablir la circulation des faisceaux.

Graph of the integrated luminosity prediction and the integrated luminosity achieved
La prévision de luminosité intégrée (ligne verte) et la luminosité intégrée effective pour ATLAS (en bleu) et CMS (en noir). L'encart de gauche montre clairement la période sans faisceau en raison du remplacement de l'aimant du SPS (26 et 27 mai), qui nous a fait prendre du retard par rapport aux prévisions, alors que l'excellente performance qui a suivi nous a permis de rattraper rapidement ce retard. La coupure de courant du 2 juin est également visible dans l'encart. (Image: CERN)

Le SPS a pu être redémarré le 27 mai à 14 h 15, et les équipes ont pu procéder à la réoptimisation des orbites. À 15 h 45, les premiers paquets étaient transférés au LHC et, après une séquence de vérifications de la machine LHC avec faisceau, la production de pleine luminosité a repris le 28 mai à 0 h 30 avec des faisceaux stables composés de 2 460 paquets chacun.

Au cours des cinq jours qui ont suivi, les équipes ont enchaîné une série de remplissages très productifs dans le LHC, avec plus de 5 fb-1 de luminosité intégrée en cinq jours, jusqu'à ce que le fonctionnement du faisceau soit interrompu dans l'après-midi du 1er juin en raison d'un problème avec les systèmes centraux de cadencement, qui orchestrent tous les équipements dans les accélérateurs. Ce système repose sur le signal GPS, qui n'était plus distribué dans le système central de cadencement. Les experts ont résolu le problème et le retour à la normale des faisceaux était en cours lorsque, aux premières heures du 2 juin, une importante coupure d'électricité a touché l'ensemble du complexe d’accélérateurs.

Les pannes de courant à grande échelle causent souvent des dommages collatéraux aux différents systèmes, ce qui augmente le temps de récupération pour toute la chaîne d'accélérateurs. La disponibilité des faisceaux a été progressivement rétablie, en commençant par le Linac 4, suivi par le PS Booster, le PS et le SPS.

Le LHC a repris ses activités avec des faisceaux stables de 2 460 paquets le 3 juin à 1 h 45, toujours avec un objectif de luminosité intégrée de 120 fb-1.