Le LHC a été en grande forme ces derniers mois, et a fourni plus de 20 fb-1 de luminosité intégrée avant la conférence ICHEP, qui s’est tenue début août à Chicago. Un volume proche de l’objectif fixé pour l’ensemble de l’année 2016, à savoir 25 fb-1. Au vu de ce succès, il a été décidé de faire, à compter du 26 juillet, une pause de six jours dans la production de luminosité, pour une période de développement de la machine.
Cette année, 20 jours consacrés au développement de la machine ont été prévus dans le calendrier du LHC, dans le but de mener des études détaillées de l’accélérateur. Ces 20 jours sont divisés en cinq périodes, appelés blocs de développement machine (DM). On peut les considérer comme un investissement pour le futur, qui permettra à la machine de produire des collisions avec plus d’efficacité dans les mois et années à venir. Un programme détaillé est préparé pour chaque bloc ; différentes équipes spécialisées se voient assigner des périodes allant de 4 à 12 heures, selon le sujet concerné, pour réaliser des tests préalablement approuvés. Le programme de développement de la machine est mené en continu, 24 heures sur 24, comme l’exploitation normale pour la physique.
L’une des façons d’augmenter le taux de collision est d’agir sur la taille du faisceau aux points d’interaction, au cœur des expériences, en modifiant les réglages des quadripôles placés en amont et en aval de l’expérience concernée. Pendant le premier bloc DM, un procédé novateur pour y parvenir, appelé optique ATS, a été étudié. Avec cette technique, des tailles de faisceaux toujours plus petites pourraient être obtenues à l’avenir. Plus la taille des paquets de protons composant le faisceau est réduite, et plus grandes sont les chances de collisions.
L’instabilité du faisceau, un problème opérationnel bien connu, a également été étudiée. Quand l’intensité du faisceau augmente ou qu’un changement est effectué dans la manière de remplir l’accélérateur, l’équipe chargée des opérations doit ajuster différents paramètres de la machine afin d’éviter que les faisceaux ne deviennent instables. Si des instabilités apparaissent, elles peuvent causer des pertes de faisceau, qui sont détectées automatiquement et peuvent entraîner un arrêt de faisceau, visant à éviter tout dommage au LHC. La relation entre l’angle auquel les faisceaux entrent en collision au cœur des expériences et la stabilité du faisceau est elle aussi étudiée. Plus l’angle de croisement est petit, meilleures sont les chances de collisions, ce qui signifie des luminosités instantanées plus élevées.
Un autre volet des tests actuels concerne l’optimisation du processus d’injection des paquets de protons. L’étude porte à la fois sur les instabilités du faisceau lors de l’injection et sur le gonflement du faisceau pendant le processus d’injection.
Après six jours d’études, une fois la période de développement de la machine terminée, le LHC a recommencé à fonctionner normalement le 1er août, et a retrouvé une production de luminosité normale. Les deux dernières semaines ont par contre été interrompues par des problèmes techniques, à la fois dans le LHC et dans les injecteurs. En ce qui concerne le LHC, il s’agissait notamment de problèmes avec les aimants d’injection à déflection rapide et d’un possible court-circuit entre les spires dans une bobine de l’un des aimants de courbure principaux. La machine enregistre malgré tout une bonne performance, avec à présent un total de 2 220 paquets par faisceaux – le maximum cette année.
À partir du lundi 22 août, encore quatre jours de développement de la machine sont au programme ; ils permettront d’étudier le comportement longitudinal du faisceau, de mieux connaître la stabilité du faisceau et d’examiner différents moyens d’augmenter la luminosité.