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Dernières nouvelles du LHC : une pluie de records

Ces deux dernières semaines ont constitué un temps fort de l’exploitation du LHC, avec une luminosité record

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Dernières nouvelles du LHC : une pluie de records

Luminosité intégrée du LHC en 2011, 2012, 2015 et 2016

Les deux dernières semaines ont été marquées par une avalanche de records pour le LHC. Mercredi 1er juin au soir, le nombre maximal de paquets possible avec la configuration actuelle (soit une injection de trains de 72 paquets espacés de 25 ns) a été atteint. 2040 paquets circulaient dans la machine. Les jours suivants n’ont pas été en reste : le record de luminosité à 6,5 TeV a été battu, avec un pic de luminosité dépassant 8 x 1033 cm-2s-1, ce qui correspond à 80 % de la luminosité nominale. S’en est suivi un nouveau record, celui de la luminosité intégrée en un seul remplissage : 370 pb-1 en 18 heures de collisions. Un dernier record est enfin tombé : avec une disponibilité pour les collisions d’environ 75 % (la moyenne annuelle est généralement d’environ 35 %) et six longs remplissages successifs générant des collisions, une luminosité d’environ 2 fb-1 a été produite pendant la semaine, ce qui pulvérise le record précédent de 1,4 fb-1 pour une semaine, établi en 2012.

Ces records ont suivi la décision prise fin mai, en raison des retards causés par les problèmes techniques survenus récemment, de concentrer les efforts en vue d’atteindre la luminosité intégrée la plus élevée possible d’ici aux conférences de physique de l’été.

La première période de développement de la machine, pendant laquelle les spécialistes de la machine peuvent réaliser des études sur la machine, a ainsi été reportée afin de privilégier la production de luminosité jusqu’au premier arrêt technique (TS1). En raison du long arrêt dû au problème avec l’alimentation principale du PS, qui avait été réglé seulement la semaine précédant cette décision, il a également été décidé de réduire l’arrêt technique du LHC de cinq jours à deux jours et demi.

Avec 2040 paquets de protons circulant dans la machine, la charge thermique déposée sur les écrans de faisceau du LHC dans les arcs a atteint 150 W par demi-cellule (soit un quadripôle et trois dipôles) dans le secteur 12 (entre ATLAS et ALICE), juste en-deçà du maximum que peut tolérer le système cryogénique (160 W). Cette charge thermique est due aux nuages d’électrons créés dans la chambre à vide par les paquets resserrés dans le LHC. Un système cryogénique est à présent en place pour régler les paramètres de refroidissement de l’écran de faisceau en anticipant l’intensité et l’énergie du faisceau : l’exploitation est ainsi devenue considérablement plus aisée qu’en 2015. Les périodes d’attente nécessaires pour permettre au système cryogénique de se stabiliser avant le début de la montée ou de la descente en énergie après un arrêt de faisceau ont pratiquement disparu, ce qui accélère considérablement le cycle de la machine.

L’arrêt technique s’est terminé comme prévu jeudi 9 juin, aux alentours de midi. Il a été suivi par plusieurs remplissages avec un petit nombre de paquets, qui ont permis de valider entièrement le paramétrage de la machine. L’ouverture et l’optique ont été mesurées et une série complète de cartographies de pertes de faisceau a été réalisée. Ces éléments ont confirmé que la machine est en parfait état et qu’elle est prête pour une période d’exploitation intensive à haute luminosité.

Samedi, la machine a fonctionné avec 600 paquets, ce qui a permis aux expériences de réaliser des mesures d’étalonnage. Le remplissage qui a suivi a encore battu des records, avec 2 040 paquets, un pic de luminosité bien au-dessus de 8 x 1033 cm-2s-1, et environ 450 pb-1 en 21 heures environ.