Le vendredi 16 février, le groupe Coordination et ingénierie de l’accélérateur (ACE), du département Ingénierie, remettra symboliquement les clés du LHC au groupe Opérations, donnant ainsi le coup d’envoi à la « saison des particules » 2024.
Alors que l'hiver s’éloigne, la remise en service du complexe d'accélérateurs avance à grand pas, la communauté scientifique attendant avec impatience le retour des faisceaux de particules pour ses expériences. Après l’arrêt technique hivernal, le Linac 4 est la première machine à reprendre du service, suivie par les machines en aval : le Booster du PS, le PS, le SPS et le LHC.
Le premier faisceau s’est engagé dans le Linac 4 le 5 février, soit deux jours plus tôt que prévu, ce qui a été très apprécié par l'équipe du Linac. Pendant l’arrêt technique hivernal, des travaux ont été réalisés sur la chaîne de cavités accélératrices, qu’il a fallu remettre en phase, une tâche délicate et souvent longue. Pour ce faire, l’accélération du faisceau de particules arrivant du Linac est optimisée : les ondes de tension dans les cavités sont synchronisées avec précision lors du passage du faisceau, ce qui garantit une accélération optimale dans chacune des cavités, portant l’énergie du faisceau à 160 MeV lorsqu’il arrive à l’extrémité du Linac.
Cette semaine, le faisceau a été envoyé au Booster du PS. L’équipe en charge des opérations dispose d’une semaine pour se préparer à injecter le premier faisceau dans le PS, le 21 février. Ce sera alors au tour du PS de préparer le premier faisceau en vue de la mise en service avec faisceau du SPS, prévue pour le 1er mars. Les premiers faisceaux de particules atteindront le LHC le 11 mars, dans un premier temps avec un seul paquet par faisceau, voire quelques-uns tout au plus.
Avant d’injecter des faisceaux de particules, les coordinateurs de la remise en service du matériel de chaque machine et les nombreux spécialistes des équipements doivent remettre en service et valider méticuleusement tous les sous-systèmes. Ils font fonctionner les machines comme si elles accéléraient des faisceaux de particules, mais sans les particules. Avant de donner le feu vert à la mise en service avec faisceau, ils passent en revue des listes de contrôle, validant et cochant des milliers de tests.
Les attentes pour 2024 sont grandes. Concernant le LHC, l’accent est mis sur la production de luminosité avec des collisions proton-proton, en vue d'une accumulation sans précédent de luminosité allant jusqu'à 90 fb-1. Ceci, avec l’accumulation de luminosité prévue pour 2025, devrait fournir un ensemble considérable de données à analyser, ce qui devrait occuper les physiciens pendant le troisième long arrêt. La période d’exploitation 2024 du LHC s’achèvera avec des collisions plomb-plomb ; les premiers ions plomb seront injectés dans le LHC le 6 octobre. Il est prévu que l’exploitation 2024 se termine le 28 octobre.
Une année bien remplie attend également la chaîne d'injecteurs : les injecteurs ont un programme avec cibles fixes chargé et devront fournir des faisceaux à toutes les expériences. Le programme de physique avec cibles fixes débutera le 22 mars dans la zone Est du PS, puis dans l’installation n_TOF, le 25 mars. La campagne de physique d’ISOLDE, en aval du Booster du PS, commencera le 8 avril ; la zone Nord du SPS prendra le relais le 10 avril. L'usine d’antimatière devrait commencer à fournir des antiprotons à ses expériences le 22 avril. L’installation AWAKE, derrière le SPS, sera exploitée pendant dix semaines au total (par tranche de deux ou trois semaines), jusqu’à la mi-septembre, lorsque débuteront les travaux de démontage de l’installation à cible Neutrinos du CERN vers le Gran Sasso (CNGS), qui n’est plus utilisée, pour laisser place à une future extension d’AWAKE. L’installation HiRadMat disposera de quatre périodes d’exploitation d’une semaine chacune.
Outre ce programme de physique chargé, plusieurs études et tests consacrés au développement sont prévus pour toutes les machines. L’un de ces tests, qui aura lieu entre la mi-mars et début juin, visera à adapter la source du Linac 3 pour qu’elle produise des ions de magnésium, qui seront ensuite accélérés dans le Linac 3, puis injectés dans le LEIR et, si possible, également dans le PS. Ce test aidera les équipes à évaluer la faisabilité et la performance des faisceaux de magnésium dans le complexe d’accélérateurs, en vue d’applications futures potentielles pour le LHC et la zone Nord du SPS.
La reprise de l’exploitation du complexe d'accélérateurs annonce une nouvelle année de physique qui débouchera certainement sur d’importants résultats. Alors que le compte à rebours jusqu’au 11 mars se poursuit, les spécialistes et les équipes chargées des opérations préparent méticuleusement les machines et les faisceaux pour que la nouvelle campagne de physique qui s’annonce soit de nouveau couronnée de succès.