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Dernières nouvelles des accélérateurs : les faisceaux sont de retour dans le LHC

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Intensité de faisceau dans le LHC le mardi 28 mars

Le mercredi 22 mars, les équipes ont fermé le LHC, les lignes d'injection et toutes les expériences afin de procéder aux vérifications « à froid » de la machine. Cette phase importante de la mise en service, qui suit les tests de matériel, constitue une condition préalable à l'injection de faisceaux dans le LHC. Au cours de cette phase, tous les systèmes de sécurité et de verrouillage sont activés et testés, et la machine est soumise à un cycle comme si elle recevait du faisceau, afin de vérifier que tout fonctionne correctement et en temps voulu.

Tout devait être prêt pour que le LHC reçoive ses premiers faisceaux le lundi 27 mars, mais un collimateur à cristaux en a voulu autrement en se brisant lors de la phase finale des tests de matériel. Les travaux prévus pour résoudre le problème ont débuté le mercredi 22 mars : les équipes ont retiré le collimateur en question et installé une chambre à vide de remplacement, avant de procéder à une descente en vide et à un étuvage. Le collimateur à cristaux, qui n'est en fait nécessaire que pour les exploitations avec ions plomb, sera réparé, testé et remis en place lors du prochain arrêt technique, qui doit débuter le 19 juin.

Une fois ces travaux terminés, il a été décidé que l'injection de faisceaux pouvait avoir lieu le mardi 28 mars, soit avec seulement un jour de retard par rapport au calendrier initial. Les premières injections ont commencé après la réunion préparatoire de 9 heures. À 11 heures, le LHC recevait le faisceau 2, circulant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, puis, une heure plus tard, le faisceau 1, circulant dans le sens des aiguilles d'une montre. L'équipe du CCC a fait circuler les faisceaux par étapes, en arrêtant chaque faisceau à chaque expérience à l'aide de collimateurs entièrement refermés à cet effet. Les gerbes de particules secondaires provenant de ces collimateurs, appelées « éclaboussures », sont utilisées par les collaborations pour effectuer de premiers tests avec leurs détecteurs, en présence de faisceau.

Une fois les faisceaux en circulation dans la machine, les équipes ont procédé à des contrôles approfondis et ont commencé à ajuster les nombreux paramètres de la machine – un processus toujours en cours. Les équipes travaillent actuellement à l’établissement d’un programme de mise en service détaillé et régulièrement mis à jour. Des opérateurs travaillant par roulement sont affectées à des activités spécifiques, telles que la préparation de l'optique et l'installation et le réglage des collimateurs ; à cette fin, des experts viennent compléter l'équipe chargée des opérations du Centre de contrôle du CERN (CCC). Ce programme a été régulièrement adapté, la mise en service avec faisceau progressant plus rapidement que prévu.

Toutefois, ces progrès rapides et constants ont été brusquement interrompus par une panne d'électricité survenue au point 4 du LHC le samedi 1er avril, juste avant minuit. Les secteurs 3-4 et 4-5, y compris les cavités RF situées au point 4, se sont réchauffés, perdant ainsi leurs capacités supraconductrices. En raison de cette coupure de courant, la pression de l'hélium a augmenté dans les cavités. Les soupapes de surpression sont alors entrées en action, et ont permis de limiter la pression dans les cavités. Malheureusement, deux disques de rupture, qui sont des éléments de sécurité supplémentaires, se sont ouverts. Ils ont été rapidement remplacés la nuit même, dès que le courant a été rétabli. Le lendemain matin, les équipes ont rempli à nouveau les cavités d'hélium liquide et le refroidissement a commencé. Parallèlement, les secteurs 3-4 et 4-5 revenaient petit à petit à leur état initial, si bien que la mise en service avec faisceau a pu reprendre dès le mardi après-midi.

À la suite de ces opérations, le programme de mise en service détaillé a été adapté et, à condition que la mise en service se poursuive sans heurts, le temps perdu sera récupéré et ne devrait pas retarder le démarrage de la physique. La prochaine étape importante sera franchie lorsque des collisions seront produites à l'énergie d'injection, ce qui devrait encore être possible avant le week-end de Pâques. Au cours de ce week-end, l'équipe chargée des opérations continuera à préparer la machine aux collisions à haute énergie, qui devraient se produire les premières semaines suivant Pâques. Une fois ces collisions réalisées, le LHC entamera une période alternant mise en service avec faisceau et montée en intensité, avec l’acquisition de premières données pour la physique. Au cours de cette période, le nombre de paquets dans le LHC sera progressivement augmenté et, en parallèle, les expériences commenceront à collecter des données de physique. Les dernières étapes de la mise en service seront menées à bien pendant les périodes de roulement restantes, avant que ne débute véritablement à la mi-mai la saison de collecte de données.