LHC Report: First stable beams at 6.5 TeV
Authors/Creators
Description
Give or take some important loose ends, the morning of Wednesday, 3 June saw the nominal end of an intense eight weeks of beam commissioning and the delivery of the first stable beams at 6.5 TeV. Under the gaze of the media, 3 nominal bunches per beam were taken through the full cycle into collisions. This was followed by the declaration of stable beams, marking the start of Run 2 physics data-taking.
The scenes in the CCC as stable beams at an energy of 6.5 TeV marked the start of run 2 physics at the LHC.
The final stages of preparation involved the set-up of the tertiary collimators. These are situated on the incoming beam about 120 to 140 m from the interaction point where the beams are still in separate beam pipes. As the local orbit changes in this region during the squeeze and after the collapse of the separation bumps, the tertiary collimators set-up with respect to the beam is required both at the end of the squeeze and with colliding beams. The orbit and optics at the main collimator groupings in the cleaning sections of Points 7 and 3 are kept constant during the squeeze and in collision - hence the set-up and validation of these remains valid throughout all high-energy phases.
The full collimator set-up is validated at each stage with loss maps. Under controlled conditions, beam loss is deliberately provoked and the teams carefully check that the beam losses end up where they should, thereby validating the strict collimator hierarchy. The beam losses in the transverse plane are generated using the exquisite selectivity of the transverse damper system. For each beam, in each plane, a single bunch is targeted, and by injecting noise the transverse dampers are able to "blow-up" a single bunch, provoking the necessary losses.
The eight week long beam commissioning period has seen a sustained effort by the teams involved. The essential thrusts have been the commissioning of the key beam-related systems (RF, power converters, collimators, beam dumps, injection, magnets, vacuum, transverse feedback, machine protection, magnets, beam instrumentation, beam-based feedbacks, controls, databases, high-level software), characterisation and correction of the machine characteristics (magnetic, optics, aperture), and commissioning of the various phases of the operational cycle. This has translated into teams working nights, weekends and holidays to push the programme through. Activities have ranged from optics measurement and correction, injection and beam dump set-up, collimation, wrestling with the wide range of beam instrumentation, optimisation of the magnetic model, aperture measurement, etc., with operations tackling the intricacies of the ramp, squeeze, etc. All this has been backed by full validation of the various components of the machine protection system by the groups concerned.
The execution of the programme has also relied on good machine availability and the support of the injector complex, cryogenics, survey, technical infrastructure, access, radiation protection, and close and friendly collaboration with the LHC experiments.
First stable beams was an important first set-up, but there is still a long way to go before this year’s target of around 2500 bunches per beam is reached and the LHC starts delivering some serious integrated luminosity to the experiments.
Other (French)
Même s’il reste encore quelques points non négligeables à régler, le mercredi 3 juin au matin a sonné la fin de huit semaines de préparation intense pour la mise en service du LHC avec faisceau et la livraison aux expériences des premiers faisceaux stables à 6,5 TeV. Sous le regard des médias, trois paquets nominaux par faisceau ont effectué un cycle complet dans le LHC avant de produire des collisions. Puis des faisceaux stables ont été annoncés, marquant le début de la prise de données pour la deuxième période d'exploitation du LHC.
Effervescence au CCC, alors que les premiers faisceaux stables à 6,5 TeV marquaient le début de la seconde période d'exploitation du LHC.
La préparation de la mise en service du LHC avec faisceau s’est achevée avec la configuration des collimateurs tertiaires. Ces derniers sont situés au niveau du faisceau incident, à une distance comprise entre 120 et 140 m du point d’interaction, où les faisceaux circulent encore dans des tubes distincts. Étant donné qu’au moment de la compression, et après la désactivation du système de séparation de faisceau, l’orbite local du faisceau se modifie dans cette zone, il est nécessaire de procéder à un réglage par rapport au faisceau à la fin de la compression et au moment de la collision des faisceaux. L’orbite et l’optique au niveau des principaux groupes de collimateurs, dans les sections de nettoyage des points 7 et 3, étant maintenues constantes lors des phases de compression et de collision, la configuration et la validation de ces éléments restent donc valables tout au long des phases à haute énergie.
La configuration complète des collimateurs est validée à chaque étape par des cartographies de pertes de faisceau. Dans des conditions contrôlées, la perte de faisceau est provoquée et les équipes vérifient attentivement que les pertes aboutissent là où elles le devraient, ce qui permet de valider les rôles précis des collimateurs. Dans le plan transversal, les pertes de faisceau sont produites au moyen de la sélectivité très fine du système d’amortissement transversal. Pour chaque faisceau, dans chaque plan, un paquet unique est visé. En produisant des perturbations, les systèmes d’amortissement transversaux sont capables d’augmenter les dimensions d’un paquet unique, provoquant ainsi les pertes nécessaires.
Pendant huit semaines, les équipes ont fourni un effort intense pour préparer la mise en service de la machine avec des faisceaux. L’accent a été mis sur les systèmes essentiels liés au faisceau (radiofréquence, convertisseurs de puissance, collimateurs, absorbeur de faisceau, injection, aimants, vide, rétroaction transversale, protection de la machine, aimants, instrumentation de faisceau, rétroactions basées sur le faisceau, contrôles, bases de données, logiciel de haut niveau), sur la caractérisation et la correction des propriétés de la machine (champ magnétique, optique, ouverture), et sur la mise en service des différentes phases du cycle d’exploitation. Pour mener le programme à son terme, les équipes ont dû travailler la nuit, le week-end et les jours fériés. Elles ont notamment été mobilisées sur les activités suivantes : mesure et correction de l'optique, configuration de l’injection et de l’absorption de faisceau, collimation, mise au point des divers instruments de faisceau, optimisation du modèle magnétique, mesure de l’ouverture, etc., en réglant certains aspects complexes de la montée en énergie et de la compression, entre autres. À cela s’est ajoutée la validation complète des divers éléments du système de protection de la machine par les groupes concernés.
Le programme a également été exécuté grâce à la bonne disponibilité de la machine, ainsi qu’à l’appui des équipes chargées du complexe d’injecteurs, de la cryogénie, de la métrologie, de l’infrastructure technique, de l’accès et de la radioprotection, et à la collaboration étroite et constructive des expériences LHC.
L’annonce de faisceaux stables a été une première étape importante, mais il reste encore un long chemin avant que l’on atteigne l’objectif d’environ 2 500 paquets par faisceau fixé pour cette année, et que le LHC commence à produire une luminosité intégrée conséquente pour les expériences.
Files
MAX_5237_image.jpg
Files
(338.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:472e40b0493c355370cdc64fc722ec0c
|
338.9 kB | Preview Download |
Additional details
Identifiers
- CDS
- 2022190
- CDS Report Number
- BUL-NA-2015-121
Related works
- Is published in
- Periodical issue: t674a-8pq14 (CDS)
- Periodical issue: 5p9s8-xe712 (CDS)