La zone où se croisent la ligne d'injection vers le PS Booster (à droite) et la ligne d'extraction pour le PS (à gauche). Ces deux lignes de transfert ont été entièrement rénovées. La bague du Booster est visible à gauche. Crédit :CERN
Le Centre de contrôle du CERN est de retour en mode de travail posté, avec des murs d'écrans indiquant l'état des faisceaux, et le café coule à flots jour et nuit. Vendredi, 3 juillet, l'équipe de coordination de l'accélérateur Long Shutdown 2 a remis la clé du PS Booster aux opérateurs de l'accélérateur. Le Linac 4 et le PS Booster deviennent ainsi les deux premiers accélérateurs à être remis en service, 18 mois après le début de LS2.
Cependant, le recommissioning sera beaucoup plus complexe que de simplement tourner une clé. Lorsque les opérateurs ont remis le Booster aux équipes LS2, ils conduisaient un modèle construit au siècle dernier, et maintenant ils se retrouvent au volant d'une supercar complètement transformée. Des travaux ont été effectués sur le moteur (l'alimentation et les convertisseurs de puissance), l'accélérateur (les cavités radiofréquences), la direction (les aimants), l'injection, le circuit de refroidissement, les systèmes de contrôle et de sécurité... en effet, toute une série de composants ont été remplacés ou améliorés (voir ci-dessous). « Environ 40 % de la machine a été remplacée, " dit David Hay, le "chef mécanicien", ou ingénieur en charge de la coordination des activités LS2 au PS Booster.
Les objectifs des travaux sur cet accélérateur vieux de près de 50 ans, faisant partie du projet LHC Injector Upgrade (LIU), étaient doubles :accélérer les particules arrivant à des énergies plus élevées du tout nouveau Linac 4 et augmenter la luminosité de, ou la concentration de particules dans, le rayon.
Linac 4, le nouveau premier maillon de la chaîne, accélère les ions hydrogène négatifs (protons entourés de deux électrons) jusqu'à une énergie de 160 MeV (contre 50 MeV auparavant pour les protons du Linac 2). L'énergie plus élevée et le nouveau système d'injection, qui convertit les ions H- en protons, augmenter la luminosité d'un facteur de deux. Cela signifie qu'un faisceau de mêmes dimensions contiendra deux fois plus de particules. Afin de conserver cette luminosité dans le PS, le prochain accélérateur de la chaîne, le Booster augmentera l'énergie jusqu'à 2 GeV (contre 1,4 GeV auparavant), grâce à son tout nouveau système d'accélération. L'effet de répulsion électrique entre particules de même charge (répulsion de Coulomb) diminue à mesure que l'énergie augmente. Pour le dire autrement, une énergie plus élevée aide à garder les particules proches les unes des autres et contribue ainsi à maintenir la luminosité. Et avec plus de luminosité, vient plus de luminosité. "Le Booster est essentiel pour augmenter la luminosité du LHC, " explique Gian Piero Di Giovanni, chef de projet pour LIU au PS Booster, "parce qu'il détermine efficacement la luminosité du faisceau." Le nouveau mode d'injection avec des ions H- et une énergie plus élevée réduira également considérablement le taux de perte de particules. "Nous ne perdrons que 1 à 2% à l'injection, contre plus de 30 % avec l'ancien système, " dit Di Giovanni.
Les travaux au Booster ont duré 20 mois en surface et 18 mois sous terre. Malgré l'ampleur des rénovations et les difficultés rencontrées sur certains aspects des travaux de génie civil et du système de refroidissement des cavités RF, sans parler du confinement, qui a gelé les activités pendant deux mois, le projet a été achevé à temps. Cette réussite est due à l'engagement des équipes et à une coordination minutieuse et proactive.
La mise en service de certains des nouveaux systèmes a commencé il y a plusieurs semaines. Les opérateurs prennent désormais en charge de nouveaux, logiciel de contrôle de pointe. « Nous avons passé les deux dernières années à développer l'intégration de ces nouveaux systèmes, " souligne Bettina Mikulec, qui supervise le fonctionnement du Booster et du Linac 4. "Nous devons maintenant implémenter et tester tous les sous-systèmes du Control Center et les faire fonctionner en harmonie." Ce processus de mise en service complexe prendra plusieurs mois, initialement sans aucun faisceau. Alors que le Linac 4 reprendra les tests avec faisceau cet été, les premières particules devraient circuler dans le PS Booster en toute fin d'année.
La métamorphose du Booster
