LHC Report: Level best
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The LHCb experiment is special: there is a limit to the number of the events the detector can handle per bunch crossing. Consequently the maximum luminosity provided in 2012 has been around 4 x1032 cm-2s-1 (compared to the maximum of 7.7 x1033 cm-2s-1 seen by ATLAS and CMS). Nonetheless LHCb still wants to integrate as much luminosity as possible.
To meet LHCb's requirements a luminosity leveling technique is used. A machine setup is chosen that would give a peak luminosity well above the required maximum if the beams are collided head-on at LHCb's interaction point. This peak luminosity is then reduced to the required maximum by moving the two beams transversely apart at the interaction point. As the beam current goes down during a fill, the beams can be moved together in small increments to keep the collision rate constant throughout the fill.
In practice, when the LHC goes into collisions in LHCb, the initial luminosity is safely below LHCb's demanded level. There is then a semi-automatic system that allows LHCb to pass instructions to the LHC control system to nudge the beams towards each other. Any changes in the corrector settings used to move the beams have to be confirmed by the LHC operations team. To notify the team of a new LHC request, the LHC announcer gives an audible message and the phrase "Luminosity leveling requested by LHCb" is a now a familiar part of life in the control room.
The LHCb data taking in 2012 has been characterized by a stable trigger configuration and very stable data taking at the optimized instantaneous luminosity of 4 x1032 cm-2s-1 and with an operational efficiency of 95%. 2 fb-1 has been delivered to them so far this year. (Elsewhere in the ring, ATLAS and CMS have now passed the 21 fb-1 mark.)
As of Friday 16 November, the rest of the 2012 runs foresees another 18 days of proton physics, 3 days of machine development and 8 days of 25 ns operation. The 25 ns slot will include a scrubbing run, machine development and, finally, a short 24 hours physics run with relatively low intensity 25 ns beam.
| Did you know? The beam size at LHCb's interaction point is around 160 microns (4 Gaussian sigma) and the beam centres are separated by 100 microns at the start of a fill, and of the order of 40 microns towards the end of a long fill. The beams can also be collided head-on at the end of a very long fill, when there are less particles in the beam. |
Other (French)
LHCb est une expérience particulière : le nombre d’événements que le détecteur est capable de prendre en charge par croisement de paquets est limité. En conséquence, la luminosité maximale obtenue par l’expérience en 2012 avoisine les 4 x 1032 cm-2s-1, alors que celle d’ATLAS et de CMS est de l’ordre de 7,7 x 1033 cm-2s-1. Or LHCb souhaite accumuler le plus de luminosité possible.
Pour répondre aux exigences de LHCb, les équipes ont recours à une technique de nivellement de la luminosité. Elles paramètrent la machine de façon à obtenir une luminosité de crête bien supérieure à la valeur maximale requise dans le cas d’une collision frontale des faisceaux au point d’interaction de LHCb. La luminosité de crête est ensuite ramenée à la valeur maximale requise en séparant transversalement les deux faisceaux au point d'interaction. L’intensité des faisceaux diminuant durant un cycle de collisions, il est possible de réadapter les paramètres des faisceaux pour augmenter à nouveau progressivement la luminosité, de manière à ce que le taux de collisions reste constant tout au long du cycle.
Dans la pratique, lorsque le LHC fait entrer en collision les faisceaux dans LHCb, la luminosité de départ est bien inférieure au niveau demandé par LHCb. Un système semi-automatique permet alors à LHCb de transmettre des instructions au système de contrôle du LHC afin de rapprocher doucement les faisceaux l’un de l’autre. Tout ajustement des paramètres de correction dans le but d’adapter la luminosité doit être confirmé par l’équipe d’exploitation du LHC. Pour informer l’équipe de toute nouvelle demande concernant le LHC, une personne est chargée de transmettre de vive voix un message. Ainsi l’on peut entendre maintenant fréquemment dans la salle de contrôle l’annonce suivante : « Luminosity leveling requested by LHCb » (nivellement de la luminosité demandé par LHCb).
En 2012, l’acquisition de données de LHCb a été caractérisée par une configuration stable du déclenchement, ainsi que par une acquisition très stable avec une luminosité instantanée optimisée de 4x1032 cm-2s-1 , et ce, avec une efficacité opérationnelle de 95 %. Une luminosité de 2 fb-1 a déjà été fournie à LHCb cette année. Ailleurs sur l’anneau, ATLAS et CMS ont maintenant dépassé la barre des 21 fb-1.
Au 16 novembre, il est prévu pour l’exploitation 2012 encore 18 jours de physique avec protons, 3 jours de développement de la machine et 8 jours d’exploitation à 25 ns. Pendant l’exploitation à 25 ns, on procédera à un cycle de nettoyage, à une activité de développement de la machine et, enfin, à un cycle d’exploitation pour la physique de 24 heures, avec un faisceau de 25 ns d’intensité relativement basse.
| Le saviez-vous ? La taille du faisceau au point d’interaction de LHCb est de 160 microns environ (4 sigmas gaussiens) ; les centres des faisceaux sont espacés de 100 microns au début d’un cycle de collisions, et de l’ordre de 40 microns en fin de cycle long. Les faisceaux peuvent entrer en collision frontale à la fin d'un cycle très long, lorsqu'il y a moins de particules dans le faisceau. |
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- CDS
- 1493444
- CDS Report Number
- BUL-NA-2012-345
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