L’annonce des premiers faisceaux stables est une étape majeure pour le LHC et l’aboutissement d’un travail important pour garantir une exploitation en toute sécurité en 2025 ; mais c’est aussi le début d’une autre phase dans le programme du LHC, préalable à la collecte de données

Prochaine étape : une phase alternant mise en service avec faisceau et montée en intensité du faisceau. Durant cette phase, le nombre de paquets augmente progressivement, alors que le nombre de protons par paquet reste fixe (160 milliards, soit 1,6 x 10¹¹). Dans un premier temps, les paquets sont injectés un à un depuis le SPS, puis, rapidement, ils sont injectés sous forme de trains de paquets – séries de paquets espacés de 25 nanosecondes – jusqu’à obtenir 4 x 36 paquets à chaque injection depuis le SPS. Entre deux montées en intensité, on procèdera aux ultimes étapes de la mise en service requises pour obtenir les 2 460 paquets par faisceau prévus pour 2025.

Avant de passer à des trains de paquets multiples et plus longs, il faut préalablement reconfigurer le système cryogénique et effectuer une campagne de « nettoyage », destinée à réduire la formation de nuages d’électrons dans l’enceinte à vide.

La reconfiguration du système cryogénique vise à fournir la capacité cryogénique supplémentaire requise pour l’extraction de la chaleur induite par la production de nuages d’électrons, importante pendant une exploitation à haute intensité, y compris pendant la campagne de nettoyage. Cette capacité cryogénique supplémentaire n’étant pas nécessaire pendant les premières étapes de la mise en service avec faisceau, elle n’était pas activée afin d’économiser l’énergie et de réduire les coûts. La reconfiguration, initialement prévue le 5 mai, a été repoussée au 7 mai.

Après cette reconfiguration, le LHC passera en mode « nettoyage ». Dans ce processus, qui permet de faire diminuer l’émission d’électrons secondaires dans les enceintes à vide, un nombre croissant de paquets et de trains de paquets sont injectés dans la machine. On prépare ainsi la machine en vue des 2 460 paquets par faisceau. L’opération est censée durer deux jours, mais sa durée réelle dépend de la rapidité avec laquelle les paramètres de la machine s’améliorent. Les nouveaux éléments installés – deux aimants à déflexion rapide à l’injection (MKI) et deux arrêts absorbeurs de faisceaux à l’injection (TDIS) – joueront un rôle essentiel pour déterminer l’ampleur du nettoyage nécessaire. Au vu de l’expérience passée, deux jours devraient suffire.

Une fois le nettoyage terminé, le LHC commencera sa montée vers la pleine intensité de faisceau. Le calendrier initial prévoyait l’obtention des faisceaux stables avec 1 200 paquets par faisceau d’ici au 19 mai. Toutefois, le retard de quatre jours pour le début de la mise en service, qui s’est répercuté sur la date d’obtention des faisceaux stables, devrait vraisemblablement décaler de quelques jours cette étape majeure. Le calendrier définitif devra être confirmé en fonction des avancées réalisées au niveau de la machine et des faisceaux.

En ce qui concerne les injecteurs, la mise en service avec faisceau pour l’usine à antimatière a été menée à bien avec succès. Le 5 mai, à 8 h 30, les opérations pour la physique ont officiellement commencé pour les machines situées en aval d’ELENA. Toutes les installations à cible fixe sont désormais opérationnelles et produisent des données de physique.

Le 4 mai, AWAKE a achevé la première des deux campagnes prévues en 2025. Comme à l’accoutumée, AWAKE partage le temps de faisceau avec le LHC, ce qui signifie que pendant l’injection et le remplissage du LHC, AWAKE ne reçoit pas de faisceau. Le LHC étant encore en phase de mise en service avec faisceau, ce qui nécessite des injections fréquentes, AWAKE a dû faire face à des interruptions régulières.

D’habitude, une campagne à AWAKE a lieu après les premières semaines de la mise en service du LHC afin d’éviter des conflits de calendrier. Cette année, par contre, la campagne d’AWAKE a été programmée plus tôt afin de maximiser le temps de faisceau durant une année d’exploitation particulièrement courte pour l’installation. En effet, AWAKE doit cesser ses activités avant la fin mai pour que la cible de CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso) puisse être démontée, et que l’extension de l’installation AWAKE puisse avoir lieu, avant sa prochaine phase post-LS3. La deuxième et dernière campagne à AWAKE aura lieu du 12 mai au 1^er juin.

Le 5 mai, la première des cinq campagnes prévues à HiRadMat pour 2025 a officiellement commencé. Chaque campagne dure en général une semaine et nécessite des faisceaux de haute intensité de type LHC, qui sont produits au SPS et extraits vers l’installation HiRadMat (située dans un tunnel adjacent à la ligne de transfert TI2, entre le SPS et le LHC). Ces campagnes permettent de tester les matériels et les systèmes dans des conditions de faisceau extrêmes, avec différentes densités d’énergie. Chaque expérience suit un programme prédéfini d’impulsions de faisceau, les opérations ayant lieu tous les jours, de 8 heures du matin jusqu’à minuit environ.

Le calendrier d’HiRadMat est toutefois aussi influencé par les opérations menées concernant le faisceau du LHC. La campagne de nettoyage prévue plus tard dans la semaine, nécessite, au moins au début, des remplissages fréquents du LHC. C’est pourquoi l’équipe d’HiRadMat espère terminer son programme d’impulsions rapidement, si possible avant le début des opérations de nettoyage du LHC.