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Dernières nouvelles du LHC : 48 fb-1... et ce n'est pas fini

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LHC Report: 48 fb-1 and counting

En bleu, la courbe de la luminosité intégrée prévue, et en vert, la luminosité intégrée obtenue, qui représente la moyenne de la luminosité intégrée d'ATLAS et de celle de CMS.

Depuis la fin de la période de développement de la machine, commencée le 23 juillet, qui a duré cinq jours, le LHC est en mode de production de luminosité et gravit petit à petit la courbe de la luminosité prédite dans le but d'atteindre l'objectif de 60 fb-1 fixé pour 2018. Cette période de production de luminosité sera interrompue, à partir du 12 septembre, par un autre bloc de développement de la machine et par un deuxième arrêt technique. La machine devrait revenir au mode de production le 24 septembre, ce qui coïncide avec la semaine du Conseil au CERN, pour laquelle notre objectif sera d'avoir dépassé le cap des 50 fb-1. Il restera alors quatre semaines de production avant le passage à l'exploitation avec des ions plomb, ce qui devrait suffire pour atteindre l'objectif de 60 fb-1.

LHC Report: 48 fb-1 and counting
Les deux derniers trimestres de production de faisceaux avant le LS2, avec le prochain bloc de développement machine et l'arrêt technique pendant les semaines 37 et 38, une semaine d'exploitation spéciale pour la physique prévue pendant la semaine 41 (à confirmer), et la fin de la campagne de physique avec protons fixée au 27 octobre.

Les dernières semaines ont été compliquées, les injecteurs ayant connu plusieurs problèmes qui se sont traduits par des périodes prolongées de non-production de faisceaux dans les injecteurs. Le temps d'indisponibilité des injecteurs ne se traduit pas forcément par une interruption d'une durée équivalente pour le LHC, car les faisceaux peuvent dans certains cas être conservés jusqu'à la reprise de la production des injecteurs. 

La défaillance d'un onduleur survenue le mercredi 15 août vers 17 h dans le complexe du PS, est un bon exemple. Un grand nombre d'ordinateurs frontaux du complexe du PS ont alors cessé de fonctionner, ce qui a rendu impossible la production de faisceaux ; des faisceaux stables circulaient cependant déjà dans le LHC à ce moment-là. Même si le problème d’alimentation n'a duré que quatre secondes, il a fallu douze heures pour que les machines redeviennent totalement opérationnelles et que la production de faisceaux puisse rependre. Le LHC a pu couvrir la totalité de cette période grâce à une circulation des faisceaux qui a duré 26,5 heures, ce qui est long mais tout de même dix bonnes heures en deçà du record en la matière.

Par ailleurs, une fuite d'eau importante a été détectée le lendemain dans l'un des 100 aimants principaux du PS. Le LHC n'avait malheureusement pas pu être rempli avant cette fuite, et il n'y a donc pas eu de faisceaux dans l'accélérateur pendant les 22 heures qu'a duré la réparation.

Peu après, le lundi 20 août aux alentours de 17 h, le LHC avait arrêté les faisceaux en vue d'un nouveau remplissage lorsque, presque au même moment, des dommages causés par le faisceau dans le SPS ont entraîné une fuite de vide dans l'un des principaux aimants de courbure du sextant 3 de l'accélérateur, ce qui a empêché toute injection de faisceau à partir du SPS.

Après enquête, il s'est avéré que l'aimant devait être changé et que, le système ayant été à la pression ambiante pendant un certain temps, il avait besoin d'une intervention prolongée de pompage et d'un entraînement avec faisceau avant que la production des trains habituels de 144 paquets destinés au LHC puisse reprendre. 

L'équipe du LHC a mis à profit ce temps d'interruption pour mener plusieurs des interventions nécessitant un accès qui se trouvaient sur la liste d'attente. Puis elle est passée à la préparation du cycle avec des ions, en prévision de la campagne avec ions plomb, qui commencera le 4 novembre.

Ce cycle a initialement été préparé sans faisceau, mais des paquets uniques ont été utilisés pour en valider une partie dès que le SPS a pu les fournir, soit le mercredi 22 août autour de 17 h. La préparation de ce cycle avait ainsi déjà bien avancé au moment où le SPS a pu fournir des trains de 144 paquets, c'est-à-dire le jeudi 23 août vers midi ; un retour à l'exploitation avec des protons a alors été opéré afin de reprendre la production de luminosité.

Depuis ce dernier épisode, la disponibilité des injecteurs a été très bonne, et le LHC a pu être rempli quand cela a été nécessaire. Malgré tous les problèmes rencontrés, un total de près de 18 fb-1de données a pu être collecté depuis le samedi 28 juillet, date de la reprise après le dernier bloc de développement machine. Cela revient à une moyenne de 3,6 fb-1par semaine, avec 4,6 fb-1 pour la semaine passée. Il semble donc faisable d'enregistrer 2,1 fb-1 cette semaine afin d'atteindre 50 fb-1 avant la période de développement machine et l'arrêt technique, à condition qu'aucun problème sérieux ne vienne jouer les trouble-fête.

LHC Report: 48 fb-1 and counting
Vue d'ensemble, sur plusieurs années, de la luminosité intégrée ; 2018 semble en bonne voie de devenir une année record pour le LHC.