Dernières nouvelles du LHC: se préparer à des intensités plus élevées

Les trois semaines de travaux intenses de développement consacrées à la machine ont porté leurs fruits la semaine dernière, avec la validation définitive des systèmes de protection du LHC pour une exploitation avec trains de paquets. La machine est désormais prête à recevoir de plus en plus de trains.

Le mercredi 22 septembre a eu lieu la première injection pour la physique (La physique (du grec φυσικη) est étymologiquement la science de la nature. Son champ...) sous forme de trains de paquets, à raison de trois trains de huit paquets par faisceau, avec 16 paires de paquets entrant en collision (On appelle collision le choc entre deux objets.) par expérience. Cette injection visait à relancer l’exploitation pour la physique tant pour la machine que pour les expériences. Jeudi, on est passé à 56 paquets par faisceau, avec 47 paires entrant en collision aux points 1, 5 et 8, et un plus petit nombre (Un nombre est un concept caractérisant une unité, une collection d'unités ou une fraction d'unité.) au point (Graphie)luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) a été bien supérieure aux prévisions. Cela ouvre des perspectives inattendues s’agissant de l’exploitation de la machine dans l’avenir.

2 compte tenu des besoins de l’expérience ALICE. Cela correspond à peu près à l’intensité atteinte en août. La première injection réalisée dans ces conditions – l’injection 1366 – a réservé une bonne surprise: les paquets d’intensité nominale injectés ayant une section transverse plus petite que d’habitude, on s’attendait à un effet négatif sur la durée de vie du faisceau. Or, celle-ci est restée étonnamment élevée (25 heures) et la
La stratégie adoptée pour l’augmentation de l’intensité consiste dans une première étape à faire fonctionner la machine avec une cinquantaine de paquets, puis à réaliser trois injections dans ces conditions en faisant entrer des faisceaux en collision pendant 20 heures (L'heure est une unité de mesure  :), avant de passer à l'étape suivante.

Durant cette première étape, effectuée samedi dernier, on a porté le nombre de paquets à 104 par faisceau, avec 93 paires entrant en collision aux points 1, 5 et 8. Ainsi, l’intensité totale par faisceau dépasse maintenant 10^13 protons, et l’énergie stockée par faisceau à 3,5 TeV est de 5,5 MJ, soit la plus élevée jamais atteinte par un collisionneur (le précédent record avait été établi par les anneaux ISR, il y a de nombreuses années). Dans ces conditions, le LHC est à présent en mesure de fournir une luminosité de plus de 1pb-1 pour une exploitation pour la physique de 12 heures.

Au fil de l’accroissement de l’intensité totale, de nombreux systèmes de la machine doivent être ajustés en conséquence. Cette semaine, l’instrumentation de faisceau et les systèmes radiofréquence ont commencé à présenter des comportements nouveaux ; il faudra donc les adapter aux nouvelles conditions.

La dernière augmentation (à 152 paquets par faisceau) a été faite le mercredi 30 Septembre, avec une augmentation supplémentaire prévue au cours du week-end. Le pic de luminosité à ce jour est juste en desous de 5 1031 cm-2 s-1, ce qui correspond à un facteur 2 par rapport à l'objectif pour 2010.

Source et illustration: CERN