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Le 11 mai, quatre jours avant l’objectif initial fixé pour atteindre 1 200 paquets par faisceau, le LHC a effectué sa dernière montée en intensité jusqu’à 2 400 paquets par faisceau.
En fait, une montée en intensité de faisceau avec un passage à 2 400 paquets ne signifie pas qu'il y a exactement 2 400 paquets dans chaque faisceau. En effet, le nombre exact dépend du schéma de remplissage utilisé. En l'occurrence, il y avait 2 347 paquets. Le faisceau a duré près de 11 heures, produisant, à raison de 1,3 x 1011 protons par paquet, 0.48 fb-1 de luminosité intégrée, l'objectif fixé pour 2023 étant de 75 fb-1.
Le schéma de remplissage est défini en fonction des besoins des expériences, mais dépend également de la configuration de faisceau choisie dans les injecteurs et des besoins de la machine : par exemple, il faut laisser suffisamment d'espaces inoccupés pour que les aimants de déflexion rapide de l'arrêt de faisceau puissent entrer en action, ou encore choisir des dispositions spécifiques permettant de réduire la production de nuages d'électrons. Le schéma peut être adapté pendant l'exploitation de façon à optimiser la production de luminosité dans les limites des contraintes spécifiques du LHC et des injecteurs.
L'un des schémas de remplissage définis pour 2023 comprend 2 374 paquets par anneau. Dans le coin à gauche de l'écran LHC page 1, le schéma de remplissage est indiqué par un code quelque peu énigmatique :
25ns_2374b_2361_1730_1773_236bpi_13inj_hybrid_2INDIV
Le premier groupe de caractères « 25ns » indique l'espacement entre les paquets, et le suivant, « 2374b » correspond au nombre total de paquets par faisceau. Ensuite on a le nombre de paquets qui vont entrer en collision dans chacune des quatre expériences LHC : « 2361 », c'est à ATLAS (IP1) et CMS (IO5) ; « 1730 », c'est le nombre correspondant pour ALICE (IP2) ; « 1783 », le nombre correspondant pour LHCb.
Le reste de ce code énigmatique constitue une indication de la configuration de production du faisceau. « 236bpi » indique que la longueur maximale du train de paquets en provenance du SPS et injecté dans le LHC (236 paquets), sachant que des trains plus courts peuvent aussi être injectés. « 13inj » signifie que le LHC va injecter 13 trains de paquets par faisceau (toujours avec une longueur maximale de 236 paquets par train). La toute dernière partie du code contient des informations complémentaires : « hybrid » signifie que le train de 236 paquets est constitué dans les injecteurs dans un schéma hybride, c'est-à-dire avec une combinaison de motifs différents ; « 2INDIV » signifie que l'on injecte aussi deux paquets isolés.
Le schéma hybride correspond pour le train de 236 paquets à sept lots de paquets, avec pour chaque lot un motif « 8b4e », c'est-à-dire 8 paquets et 4 espaces vides (soit 56 paquets en tout). On a ensuite 5 lots de 36 paquets (soit 180 paquets en tout) ce qui aboutit à la longueur totale du train : 236 paquets. Ce schéma hybride a été choisi pour optimiser la production de luminosité tout en maintenant dans des limites acceptables la charge thermique apportée à l'écran de faisceau du LHC (charge thermique due à la production des nuages d'électrons). Le fait de laisser plus de créneaux inoccupés dans le train de paquets, avec quatre espaces vides, réduira le nombre total de paquets appelés à entrer en collision, mais permet de limiter la charge thermique. En même temps, cela laisse la possibilité d'accroître le nombre de protons par paquet, pour le faire passer de 1,3x1011 à 1,8x1011, qui est l'objectif.
Aujourd'hui, le LHC est en pleine production avec ~2 400 paquets et la prochaine étape sera l'augmentation progressive du nombre de protons par paquet. À l'heure où j'écris, l’intensité par paquet a atteint 1,6x1011 protons et la luminosité intégrée à ATLAS et CMS est de 10 fb-1, sur les 75 fb-1 visés.