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31 octobre, 2024

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Par Rende Steerenberg

Le 30 octobre à 8 heures du matin, le SPS a livré ses derniers protons de l'année à la zone Nord ; cette étape marque le passage à la campagne de physique avec ions plomb.

En prévision de ce passage, le délégué départemental à la sécurité (DSO) du département BE a procédé ce matin, avec l'aide de divers experts, au test DSO avec ions plomb pour la zone Nord du SPS. Ce test visait à contrôler la mise en place de mesures de sécurité supplémentaires requises pour une exploitation avec des ions plomb ; il faut en effet s'assurer qu'aucun proton ne puisse accidentellement être dirigé vers la zone Nord. Pour cela, les équipes ont évalué plusieurs scénarios de défaillance, confirmé les protocoles de sécurité et validé toutes les mesures en place. Après ce test, le faisceau d'ions plomb a été extrait, puis dirigé vers la zone Nord. Les équipes y ajustent actuellement les trajectoires et l'optique de faisceau afin de pouvoir fournir aux expériences un faisceau d'ions plomb de haute qualité.

Environ 30 heures après l'arrêt du dernier faisceau de protons livré à la zone Nord, soit le 1^er novembre en début d'après-midi, les spécialistes de la radioprotection mesureront les niveaux de rayonnement le long des machines (Linac 4, PSB, PS et SPS). Grâce aux comparaisons annuelles de ces mesures, nous pouvons suivre les variations de ces niveaux et déterminer les zones où ils ont augmenté ou diminué. Les experts de la machine nous aident ensuite à comprendre les causes potentielles de toute variation. Si des anomalies sont détectées, elles peuvent faire l'objet d'une analyse plus approfondie et être corrigées pour les campagnes futures. Cette approche permet de maintenir les niveaux de rayonnement aussi bas que raisonnablement possible, de limiter les temps d'arrêt de la machine et de garantir des conditions sûres pour les interventions sur la machine après une période de refroidissement prédéfinie.

Au cours du week-end des 2 et 3 novembre, les derniers ajustements seront effectués sur la ligne de production du faisceau d'ions plomb du SPS et la ligne de faisceau de la zone Nord, avant le démarrage, le 4 novembre, dans la zone Nord, de la campagne de physique avec ions plomb, qui durera quatre semaines, soit jusqu'au 2 décembre, 6 heures du matin.

Le faisceau d'ions plomb provenant du PS est également utilisé dans la zone Est du PS par le projet HEARTS (High-Energy Accelerators for Radiation Testing and Shielding), qui commencera ses expériences le 11 novembre et se terminera lui aussi le 2 décembre à 6 heures du matin.

Le faisceau d'ions plomb du LHC, unique en son genre, a été méticuleusement préparé au cours des dernières semaines. Cette préparation a consisté en cinq sessions spéciales de dix heures, au cours desquelles la campagne de physique avec protons du SPS a été interrompue pour permettre aux équipes d'experts de configurer le faisceau d'ions plomb du LHC dans le SPS. Il a fallu pour cela procéder à 14 injections, avec à chaque fois quatre paquets d'ions plomb provenant du PS, soit un total de 56 paquets espacés chacun de 100 ns. Après une première accélération, une technique dite de superposition par glissement (slip-stacking) est appliquée au faisceau de manière à ramener l'espacement entre les paquets à 50 ns, et ainsi à injecter davantage de paquets dans le LHC. Le faisceau subit ensuite une ultime accélération, puis atteint le dernier palier avant d'être extrait et injecté dans le LHC, soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit dans le sens inverse.

L'écran du SPS montre le cycle de production d'ions plomb du LHC. En blanc est représentée l'énergie et en jaune le nombre d'ions plomb, avec les 14 injections clairement visibles. Le palier intermédiaire (cercle rouge) est utilisé pour effectuer la superposition par glissement. Intervient ensuite l'ultime accélération jusqu'au dernier palier (cercle vert) lors duquel est extrait le faisceau.(Image: CERN)

La configuration initiale des ions plomb dans le LHC, à l'aide de quelques paquets seulement, a eu lieu le week-end des 26 et 27 octobre. Actuellement, le LHC fait entrer en collision des protons à 2,68 TeV - contre 6,8 TeV habituellement - pour l'exploitation proton-proton de référence, permettant d'obtenir des données d'étalonnage pour les collisions d'ions plomb à venir. Les derniers ajustements pour la configuration du faisceau d'ions plomb dans le LHC sont prévus pour le week-end prochain et devraient se terminer le 4 novembre, avant que ne débutent le même jour les collisions d'ions plomb pour la physique. La campagne de collisions d'ions plomb du LHC s'achèvera le 25 novembre à 6 heures du matin ; le complexe d'injecteurs restera opérationnel pendant une semaine supplémentaire afin d'alimenter en faisceau les expériences.

L'écran du LHC montre les exploitations p-p de référence. Graphique en bas à gauche : le faisceau de protons circulant dans le sens des aiguilles d'une montre est indiqué en bleu et celui circulant dans le sens inverse est indiqué en rouge. En noir est représentée l'énergie (on peut lire 2,68 TeV sur l'échelle de droite). Le petit pic visible à l'extrémité du palier, qui intervient après l'arrêt des faisceaux et qui atteint 3,5 TeV, sert à assurer des conditions magnétiques correctes dans le LHC en vue de l'injection suivante.(Image: CERN)

Comme je l'ai mentionné dans mon rapport précédent, il est essentiel d'améliorer encore les performances du faisceau d'ions plomb et de s'efforcer de réduire le bruit de fond, en particulier pour l'expérience ALICE. Le week-end dernier, les premiers signes prometteurs de ces améliorations se sont fait sentir et l'on attend avec impatience les résultats définitifs avec des faisceaux complets. Les choses seront plus claires la semaine prochaine, et l'on peut espérer que ces progrès seront confirmés.

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