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Dernières nouvelles des accélérateurs : redémarrage de la physique de l'antimatière et étalonnage précis des mesures de luminosité

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Le vendredi 30 juin, une étape importante a été franchie : le lancement tant attendu de la saison de physique des antiprotons. Initialement prévue le 11 mai, cette étape avait dû être repoussée suite à la détection imprévue, le 14 mars, d'une fuite d'eau au niveau d'un quadripôle spécial du Décélérateur d'antiprotons (AD). Il a fallu par conséquent retirer l'aimant pour pouvoir le réparer dans l'atelier avant de le réinstaller et d'achever la mise en service du matériel et la mise en service avec faisceau. Le démarrage de la physique de l'antimatière a donc été reprogrammé pour le 30 juin. L'équipe Opérations de l'AD-ELENA, en collaboration avec de nombreux spécialistes, a travaillé d'arrache-pied pour arriver à tenir le délai.

Le retard causé par la fuite dans l'aimant a fait perdre 50 jours de physique aux expériences menées auprès de la machine ELENA. Afin de compenser en partie cette perte, les équipes ont prolongé de 12 jours la période d'exploitation 2023 de l'usine d'antimatière, qui s'achèvera finalement le 13 novembre à six heures du matin. L'objectif est d'obtenir le maximum de résultats scientifiques et d'utiliser au mieux le temps disponible pour les expériences, sans compromettre les nombreuses activités prévues pour l'arrêt technique hivernal 2023-2024.

Du côté du LHC, l'arrêt technique dont il était question dans notre dernier article a été mené à bien. Après cet arrêt technique, des exploitations spéciales pour la physique ont été réalisées, ainsi qu'une courte phase de montée en intensité du faisceau, afin de valider de nouveau la machine pour la production de luminosité. Malgré quelques retards dus à des problèmes techniques, notamment une coupure d'électricité qui a affecté une partie du CERN, l’exploitation courante a repris, l’objectif étant d'optimiser la production de luminosité.

L’une des opérations menées dans le cadre des exploitations spéciales pour la physique était une série de « balayages van der Meer », qui sont cruciaux pour un étalonnage précis des mesures de luminosité des expériences. Il s’agit d’établir une relation précise entre la séparation des faisceaux et le taux observé d'interactions entre les particules. Lors d'un balayage van der Meer, on modifie volontairement la séparation entre les faisceaux en collision, ce qui fait varier le nombre d'interactions entre les particules. Grâce à un pilotage précis de la séparation des faisceaux et à une analyse approfondie des données obtenues, les spécialistes au sein des expériences peuvent déterminer avec précision cette relation, matérialisée par la « courbe d'étalonnage de la luminosité ». C’est là un élément essentiel de l’opération qui permet de déterminer avec un degré de précision élevé – de l'ordre de 1 % – le nombre de collisions enregistrées par les expériences LHC.

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L'image ne représente qu'une partie du balayage de la luminosité du LHC, appliqué à CMS. Les graphiques de la deuxième ligne font apparaître, à gauche, la séparation horizontale, et, à droite, la séparation verticale. La luminosité obtenue est représentée dans le graphique figurant en bas à gauche. (Image: CERN)

Les collisions de protons et la production de luminosité se poursuivront dans le LHC, avant un bref arrêt technique prévu à la mi-septembre. On procédera ensuite à des collisions d'ions de plomb, jusqu’au 30 octobre, date prévue pour le début de l'arrêt hivernal.