Mardi 12 juin, à 7 h du matin, a commencé une période de développement de la machine (MD) de six jours. Pendant celle-ci, la machine a été à la disposition des physiciens spécialistes des accélérateurs et des groupes responsables des équipements de la machine afin qu’ils puissent étudier le comportement du faisceau et le fonctionnement des équipements de l’accélérateur. La luminosité de crête actuelle du LHC représentant deux fois la luminosité nominale, nous pourrions être tentés de penser que notre mission est accomplie et que nous n’avons pas besoin d’étudier davantage les subtilités de la gestion des faisceaux dans le LHC. Il faut toutefois garder à l’esprit qu’après le programme d’amélioration des injecteurs du LHC (LIU) et le deuxième arrêt technique, l’intensité du faisceau atteindra deux fois le niveau actuel. Puis, après le troisième long arrêt, le projet HL-LHC nous permettra d’obtenir des tailles de faisceau encore plus réduites aux points de collision. Nos connaissances sur la manière de garder stables ces faisceaux de haute intensité dans le LHC ne sont pas parfaites ; un grand nombre de programmes d’étude sont donc menés, et s’appliquent à comparer les théories à ce qui se passe dans la réalité.

Les recherches visant à comprendre les instabilités des faisceaux ont représenté une grande proportion des études menées pendant cette semaine de développement de la machine. Dans l’une des études, des instabilités de faisceau ont été causées en appliquant un bruit externe entraînant une excitation du faisceau. Il a été observé que dans certains cas, il a étonnamment fallu 10 minutes pour que la dimension transverse du faisceau augmente après l’application du bruit. 

Des techniques liées aux nouveaux matériaux ont également été testées, comme par exemple les câbles de compensation faisceau-faisceau longue portée intégrés dans les collimateurs. Les collimateurs à cristaux, nouvellement installés, ont aussi fait l’objet de tests. Le groupe Radiofréquence a en outre évalué l’utilisation de voltages d’accélération plus faibles que ceux normalement utilisés pendant le processus d’injection du faisceau, dans le but de réduire les oscillations longitudinales de celui-ci.

Un autre élément central a été le test de la configuration de l’optique dite ATS (compression télescopique achromatique). Les variations des dimensions du faisceau dans les arcs de l’accélérateur sont utilisées pour compresser le faisceau afin de le focaliser au centre des expériences. Une variante de cette « optique télescopique » a été étudiée ; avec celle-ci, les faisceaux ne présentent pas, au centre des expériences, une coupe transversale ronde, comme c’est le cas normalement. Au contraire, ils affichent au point de collision des dimensions transverses qui diffèrent d’un facteur deux entre le plan horizontal et le plan vertical. 

La charge thermique générée par le faisceau, qui est transférée au système cryogénique, a également été étudiée. Cette charge thermique deviendra plus importante avec les intensités de faisceau plus élevées prévues dans le futur. Actuellement, la charge thermique peut varier entre les huit arcs du LHC, cette variation pouvant dépasser un facteur deux alors même que les conditions sont identiques ; on ignore jusqu’à présent la raison de cette différence. Des tests consistant à varier les courants des différents circuits des aimants correcteurs dans les différents arcs et à causer des « bosses » sur la trajectoire du faisceau dans les arcs ont été réalisés. À première vue, aucun effet notoire n’a été observé, mais des analyses approfondies pourraient fournir des pistes sur les processus de physique à l’œuvre derrière ces variations entre les secteurs de la machine. 

Dans l’ensemble, cela a été une semaine très dense, avec un calendrier strict : 24 heures par jour pendant 6 jours, pendant lesquels les différents groupes ont chacun eu quelques heures pour effectuer leurs recherches. Au total, 15 études différentes ont été réalisées. Cette semaine, qui nous a permis d’approfondir nos connaissances sur le LHC et nous permettra donc d’améliorer ses performances futures, a donc été intense en termes d’investissement pour le futur. La prochaine période de développement de la machine, qui durera cinq jours, est prévue pour fin juillet.