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Premiers faisceaux stables pour le LHC en 2024

Cette étape marque le début de la troisième année de la troisième période d'exploitation de l'accélérateur phare du CERN

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LHC Page 1 : les premiers faisceaux stables de 2024 (Image : CERN)

Le vendredi 5 avril, à 18 h 25, l'ingénieur en charge du LHC au Centre de contrôle du CERN (CCC) a annoncé que les faisceaux stables étaient de retour au Grand collisionneur de hadrons, donnant ainsi le coup d'envoi à la campagne de prise de données pour la physique en 2024. Durant cette troisième année de la troisième période d'exploitation, on attend six mois de collisions de protons à 13,6 TeV, à une luminosité encore jamais atteinte, ce qui signifie plus de collisions pour les expériences et donc plus de données. Suivra une campagne de collisions avec des ions plomb en octobre.

Avant que le LHC puisse redémarrer, chaque accélérateur du complexe du CERN a dû être préparé en vue d'une nouvelle année de prise de données pour la physique. Tout a commencé avec le Linac4, qui a reçu ses premiers faisceaux il y a deux mois. Une phase de mise en service avec faisceau a débuté pour chaque accélérateur, durant laquelle chaque machine est réglée et optimisée de sorte que l'on puisse contrôler tous les aspects du faisceau (énergie, intensité, taille et stabilité). Pendant cette phase, les scientifiques testent également la performance de chaque accélérateur et règlent les problèmes avant que la machine puisse être utilisée pour la physique. Après le Linac4, qui est la source de protons du faisceau, les accélérateurs ont été mis en service les uns après les autres (Booster du Synchrotron à protons, Synchrotron à protons, Supersynchrotron à protons, et, finalement, LHC) entre le 8 mars et le 5 avril. Tout le complexe est désormais prêt pour la prise de données.

Revenons au Centre de contrôle du CERN. Pour pouvoir obtenir des faisceaux stables, les ingénieurs du Centre de contrôle doivent au préalable effectuer plusieurs opérations. Tout d'abord, ils doivent injecter les faisceaux dans le LHC depuis les machines situées en amont de la chaîne. Commence alors le processus de montrée en énergie, qui consiste à porter l'énergie des faisceaux jusqu'à sa valeur nominale, soit 6,8 TeV. Lors de l'étape suivante, qui correspond au « plateau » sur le diagramme LHC Page 1, l'énergie dans les faisceaux est uniforme, mais les faisceaux ne sont pas encore stables. Pour être stables, les faisceaux en circulation doivent être « compressés » et ajustés à l'aide des aimants du LHC. Cela suppose de rétrécir les faisceaux et de les recentrer davantage sur leur trajectoire, de sorte qu'il puisse y avoir plus de collisions dans les détecteurs. Une fois les faisceaux compressés et ajustés, ils peuvent être déclarés stables et les expériences LHC peuvent commencer à collecter des données.

Regardez cette vidéo expliquant le processus, de l'injection jusqu'aux faisceaux stables

Delphine Jacquet et Georges Trad, ingénieurs en charge du LHC, expliquent le parcours des faisceaux du LHC, depuis l'injection de protons jusqu'aux faisceaux stables. (Vidéo : CERN)

Le saviez-vous ?

Même si l'éclipse solaire du 8 avril n'affectera pas les faisceaux du LHC, l'attraction gravitationnelle de la lune, qui provoque par exemple le phénomène des marées, a un effet sur les protons dans le LHC du fait de la taille importante de la machine. Plus d'informations ici (en anglais).