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La montée en intensité des faisceaux du LHC a repris vendredi dernier, une fois le principal système d'alimentation du PS remis en service.
Ce diagramme montre les dernières 24 heures du remplissage #4947 du LHC. Les opérateurs du LHC ont gardé ces faisceaux dans la machine pendant un temps record de 35 heures et demi.
Une augmentation progressive du nombre total de paquets par faisceau est nécessaire pour vérifier tous les aspects de l'exploitation avec faisceau et assurer la sécurité totale du LHC avant la mise en collision de faisceaux contenant le nombre de paquets nominal.
Quatre étapes de la montée en intensité ont été franchies jusqu'ici: 313, 601, 889 et 1177 paquets par faisceau. La qualification de l'étape suivante, avec 1752 paquets par faisceau, est en cours. Pour chaque étape, la qualification pour la protection de la machine exige que plus de 20 heures avec des faisceaux stables soient totalisées. Lors des dernières opérations déjà, des signes de possibles effets d'un nuage d'électrons sont apparus, avec une signature typique: l'étalement des paquets situés à la fin des trains de 72 paquets. Les temps de vie des faisceaux et de la luminosité sont en revanche remarquables: pendant le dernier remplissage du LHC réalisé avant l'arrêt prolongé dû au problème touchant le système d'alimentation du PS, les faisceaux contenaient 1177 paquets chacun et sont restés stables pendant 35,5 heures. La luminosité de crête atteinte au début de la circulation de ces faisceaux stables était de 3,6x10^33 cm^-2 s^-1. La luminosité intégrée, 272 picobarns inverses, représente environ un quart de la luminosité totale fournie par le LHC depuis début 2016.
Les lundi 17 et mardi 18 mai ont été consacrés à établir l'échelle absolue de la luminosité à 13 TeV. La luminosité d'un collisionneur est un paramètre très important, car la précision obtenue dans la mesure de la section efficace de production pour un processus de physique donné dépend fortement de la précision de la mesure de la luminosité. La luminosité est également le facteur de mérite utilisé pour évaluer jour après jour l'efficacité du fonctionnement du collisionneur.
Il faut une optique et des paramètres de faisceau bien particuliers pour réaliser cette opération; ces deux éléments sont réglés de façon à réduire le plus possible l'incertitude lors de la mesure. La méthode est relativement simple et très ancienne: suivant une technique développée par Simon van der Meer en 1968, auprès des Anneaux de stockage à intersections du CERN, la cadence des collisions proton-proton inélastiques est enregistrée par des détecteurs de luminosité spécifiques auprès des expériences, pendant que les faisceaux sont déplacés de manière à se croiser, d'abord horizontalement puis verticalement. Ce "balayage VdM" fournit une mesure de la zone où les faisceaux se recoupent, laquelle est proportionnelle à la dimension transversale des faisceaux, premier ingrédient nécessaire pour résoudre l'équation de la luminosité. Le second ingrédient essentiel est la mesure précise, réalisée simultanément, de l'intensité des courants de paquets dans le LHC, mesure effectuée au moyen de différents dispositifs de la machine et des expériences. Ces données, combinées avec le nombre total de paquets par faisceau, permettent d'obtenir un étalonnage direct des détecteurs de luminosité des expériences à un moment précis.
Le premier remplissage en vue du "balayage VdM", qui a duré un peu plus de neuf heures, a été consacré à l'étalonnage de la luminosité d'ALICE, puis de LHCb. Le deuxième remplissage, qui a duré sept heures, a permis l'étalonnage de la luminosité d'ATLAS. L'étalonnage de la luminosité de CMS s'est terminé vendredi passé.
Avec le retour des faisceaux du PS jeudi passé, la première étape, pour le LHC, a consisté en deux remplissages de requalification à faible intensité. Après ces remplissages, l'étalonnage de la luminosité de CMS a été achevé rapidement, et la montée en intensité a repris. Le LHC fonctionne à présent avec 1752 paquets par faisceau, et un pic de luminosité de 5,3x10^33 cm^-2 s^-1 a été obtenu pendant le week-end, où les opérations ont été interrompues par l'orage. La luminosité intégrée pour l'année en cours a maintenant, grâce aux efforts déployés, passé la barre d'un femtobarn inverse.
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