News: 24 September 2010
Message from the Director General: A game-changing fill for the LHC
A long period of machine development paid dividends last night with a game-changing fill in the LHC. As I write this, the fill, which started colliding at 19:00 yesterday evening, has just wound down. Both ATLAS and CMS have posted integrated luminosities of over 680 inverse nanobarns, and the initial luminosity for the fill doubles the previous record at 2×1031cm-2s-1.
But it’s not the records that are important this time – it’s normal that in the start-up phase of a new machine, records will fall like autumn leaves – what’s significant here is that the LHC’s performance this fill significantly exceeded some crucial design parameters, opening up the path to much better still to come.
Last night’s fill was the first with 56 bunches arranged in trains of eight bunches per train. The significance of bunch train running is that we can configure the orbits such that more bunches collide in the experiments, so even though the number of bunches may not be much higher, the collision rate is. For example, last night’s 56-bunch fill had 47 bunches colliding at ATLAS, CMS and LHCb, with 16 colliding in ALICE, whose needs are lower. This compares to a maximum of 36 colliding bunches out of 48 total before we introduced bunch trains.
A big jump in luminosity was clearly expected in moving to bunch trains and colliding more bunches. What came as a pleasant surprise is that it was accompanied by an exceptional beam lifetime of 40 hours, and less disruption to the beams caused by packing more protons into a smaller space (in technical terms, the beam-beam tune shift was much less destructive to the beams than anticipated). This result means that the LHC operators have more leeway in operational parameters in the quest for higher luminosity.
The plan for today and the weekend is to run for one more fill with 56 bunches in trains of eight before moving on to 104 bunches in 13 trains of eight, with 93 bunches colliding in ATLAS and CMS. Ultimately, the LHC will run with 2808 bunches in each beam, so there’s still a long way to go. We’ll get there slowly but surely by adding bunches to each train until the trains meet in a single machine-filling train. That will take time, but for the moment, last night’s fill puts us well on the way to achieving the main objective for 2010: a luminosity of 1032cm-2s-1.
Rolf Heuer
Message du Directeur général : Une exploitation qui change la donne pour le LHC
La longue période de développement de la machine a porté ses fruits la nuit dernière, avec une exploitation qui change la donne au LHC. À l’heure où j’écris ces lignes, l’exploitation entamée hier soir, avec des collisions démarrant à 19 h, s’est achevée. Aussi bien ATLAS que CMS ont enregistré des luminosités intégrées de plus de 680 nb-1, et la luminosité initiale de cette exploitation, soit 2×1031cm-2s-1, représente le double du record précédent.
Mais cette fois-ci, ce ne sont pas les records qui nous intéressent - il est normal, dans la phase de démarrage d’une machine nouvelle, que les records tombent comme les feuilles en automne. L’important, cette fois-ci, c’est que la performance du LHC a surpassé de façon significative plusieurs paramètres nominaux essentiels, ce qui est extrêmement prometteur pour l’avenir.
La nuit dernière, on a, pour la première fois, injecté 56 paquets sous forme de trains, à raison de huit paquets par train. L’intérêt de faire tourner la machine avec des trains de paquets, c’est que nous pouvons configurer les orbites de façon à obtenir davantage de collisions de paquets dans les expériences, si bien que, même si le nombre de paquets n’est pas beaucoup plus grand, le taux de collisions, lui, est bien plus élevé. Ainsi, lors de l’exploitation de la nuit dernière, à raison de 56 paquets, 47 paquets sont entrés en collision à ATLAS, CMS et LHCb, et 16 à ALICE, dont les besoins sont moindres. À titre de comparaison, il y avait au maximum 36 paquets entrant en collision, sur 48 au total, avant que cette configuration en trains soit réalisée.
Bien sûr, on attendait une nette augmentation de la luminosité du fait du passage aux trains de paquets et de l'augmentation du nombre de paquets entrant en collision. La bonne surprise, c’est que ces améliorations se sont accompagnées d’une durée de vie exceptionnelle – pas moins de 40 heures – du faisceau, et aussi qu’on a observé moins de perturbations des faisceaux créées par la compression des protons dans un espace plus réduit (en termes techniques, le décalage de « tune » dû aux effets faisceau-faisceau s'est avéré beaucoup moins dommageable aux faisceaux que prévu). Ce résultat donne aux opérateurs du LHC une plus grande marge de manœuvre concernant les paramètres opérationnels lorsqu’ils s’efforcent d’augmenter la luminosité.
Le programme pour aujourd’hui et ce week-end est de faire tourner la machine encore une fois, avec 56 paquets par trains de huit avant de passer à 104 paquets par 13 trains de huit, avec 93 paquets entrant en collision à ATLAS et CMS. À terme, le LHC tournera avec 2808 paquets par faisceau ; autant dire qu'il reste du chemin à parcourir. Nous y arriverons, lentement mais sûrement, en ajoutant des paquets à chaque train jusqu'à obtenir un seul train capable de remplir la machine. Cela prendra du temps, mais, déjà, l’exploitation effectuée la nuit dernière nous met en bonne voie d’atteindre le principal objectif pour 2010 : une luminosité de 1032cm-2s-1.
Rolf Heuer
