Preparando o LHC e seu complexo injetor para a corrida de íons de chumbo de 2024

Na madrugada de 13 de setembro, o LHC atingiu um marco significativo, ultrapassando 100 fb^-1 de luminosidade integrada entregue ao ATLAS e ao CMS em um único ano — um recorde — e o número ainda está aumentando. Então, a meta de luminosidade integrada do LHCb de 8,5 fb^-1 foi alcançado um dia depois.

É claro que isso não significa que deixaremos de fornecer colisões para o experimento do LHCb — a equipe do LHC fará o máximo para aumentar ainda mais o tamanho do conjunto de dados do LHCb.

Enquanto o LHC continua a fornecer colisões próton-próton para os experimentos, a cadeia injetora está, simultaneamente, fornecendo prótons para os experimentos de alvo fixo. Ela também está se preparando para a corrida de física de íons de chumbo, não apenas no LHC, mas também na Área Norte do SPS e na Área Leste do PS.

Após um breve teste com íons de magnésio de abril a maio deste ano, o Linac3 foi convertido de volta para produzir íons de chumbo. O plano original era injetar íons de chumbo na máquina LEIR em 5 de agosto.

No entanto, devido a um problema com a fonte de alimentação de alta tensão em um gerador de 14,5 GHz que alimenta a fonte Linac3, isso foi adiado. Após reparos no gerador, o Linac3 reiniciou em 19 de agosto e, no mesmo dia, os primeiros íons de chumbo estavam disponíveis para LEIR.

Devido a esse atraso de duas semanas, o cronograma de comissionamento do feixe LEIR teve que ser ajustado. Estudos para melhorar o desempenho do LEIR foram cancelados, e um plano acelerado foi introduzido para garantir que os feixes de íons de chumbo estivessem prontos a tempo para serem entregues ao SPS.

Em 17 de setembro, conforme planejado, os primeiros íons de chumbo foram injetados com sucesso e circulando no SPS. Como o SPS geralmente opera com um ciclo de trabalho de feixe alto e tem pouca flexibilidade para adições não programadas, blocos especiais de comissionamento para os íons de chumbo foram incluídos no cronograma do injetor para o início do ano.

Em 18 e 19 de setembro, das 8h às 18h, um ciclo de íons curto (14,4 segundos) foi adicionado ao superciclo do SPS (veja a imagem acima), permitindo que a equipe do SPS realizasse a primeira parte do comissionamento do feixe de íons de chumbo no acelerador. Para as próximas etapas, um ciclo de íons mais longo (57,6 segundos) é necessário. No entanto, esse ciclo longo estenderia significativamente o superciclo do SPS, reduzindo a eficiência tanto para os prótons quanto para os usuários do feixe de íons.

Para gerenciar isso de forma eficiente, seis blocos de comissionamento dedicados de 10 horas foram programados entre 1 e 30 de novembro, durante os quais o ciclo de íons longos será o único foco do superciclo SPS. Isso permitirá que a equipe configure o feixe de íons de chumbo final para o LHC, incluindo o processo de slip-stacking.

Por fim, pelo menos duas versões dos feixes de íons de chumbo serão preparadas no SPS: uma de 57,6 segundos para o LHC, incorporando o processo de empilhamento deslizante; e outra para os usuários na Área Norte do SPS, que envolverá extração lenta, mas sem empilhamento deslizante, e terá 25,2 segundos de duração.

A corrida de física de quatro semanas para os usuários da Área Norte do SPS está programada para começar em 4 de novembro, seguida pela corrida de física de íons de chumbo do LHC em 6 de novembro, que durará 2,5 semanas. O programa de física de íons de chumbo na Área Leste do PS está programado para começar em 11 de dezembro.

Devido ao processo de comissionamento acelerado no LEIR, um tempo valioso foi perdido estudando e melhorando o desempenho da máquina, bem como abordando problemas encontrados durante a execução de íons de chumbo de 2023. No entanto, a equipe do LEIR usará todo o tempo disponível para recuperar o máximo possível do tempo de estudo perdido entre os seis blocos de comissionamento dedicados.