Le 27 octobre 2021, des faisceaux de protons stables ont circulé et sont entrés en collision dans le grand collisionneur de hadrons du CERN pour la première fois depuis 2018.
L'expérience CMS a passé les trois dernières années à se préparer pour la prochaine période de prise de données, le Run 3, qui doit commencer au printemps 2022. Le mois d'octobre a été consacré à une période spéciale de mise en service avec les premiers faisceaux du LHC - essentielle pour s'assurer que CMS est prête à collecter des données au cours du Run 3. Ces données seront utilisées pour la recherche d'une nouvelle physique et effectuer des mesures de précision du modèle standard.
La première étape importante du programme de faisceaux pilotes du LHC a consisté à observer les événements de projection de faisceaux dans le détecteur CMS, à partir du 19 octobre. Lorsqu'un faisceau de protons heurte un collimateur en amont du détecteur, il crée un grand jet de particules destiné à frapper une grande surface du détecteur. CMS peut utiliser cet événement d'éclaboussure très distinct, provenant indubitablement du faisceau du LHC, pour tester sa chaîne de prise de données et se préparer à un fonctionnement stable du faisceau.
Un éclatement de faisceau enregistré par le détecteur CMS le 22 octobre 2021. La région rouge la plus intérieure représente les données du calorimètre électromagnétique, la bleue celles du calorimètre hadronique, et la région la plus extérieure celles des chambres à muons. Photo : Expérience CMS
Un événement de collision de faisceaux stables avec des faisceaux pilotes enregistré par le détecteur CMS le 27 octobre 2021. L'image montre les données recueillies par le tracker (jaune), le calorimètre électromagnétique (rouge) et le calorimètre hadronique (bleu). Le système muon n'est pas représenté. Photo : Expérience CMS
Enfin, le 27 octobre, le LHC a commencé à délivrer des faisceaux stables. Chaque faisceau était à l'énergie d'injection du LHC de 450 GeV, ce qui donne une énergie de collision proton-proton au centre de la masse de 900 GeV. Les faisceaux stables sont particulièrement importants car la haute tension de tous les sous-détecteurs peut être activée en toute sécurité et tous les systèmes peuvent être testés.
CMS a profité de cette période de faisceau pilote pour effectuer des calibrations et des tests importants. Par exemple, des calibrations de synchronisation ont été effectuées dans le tracker et les calorimètres, et l'inclusion de nœuds GPU dans le déclencheur de haut niveau a été testée. L'inclusion pour la première fois des détecteurs multiplicateurs d'électrons de gaz dans la chaîne centrale de prise de données de CMS est particulièrement remarquable, marquant une mise à niveau partielle du système Muon.
Les partenaires du LabEx P2IO impliqués dans l'équipe CMS auront profité de cet arrêt technique de 3 ans pour finaliser des analyses de données majeures, dont certaines ont rapporté des observations dans le domaine du boson de Higgs. Plus que jamais, l'équipe est prête à mener ces analyses avec les nouvelles données et à contribuer aux avancées dans le domaine. Ces avancées nécessitent de nouvelles technologies afin de pousser toujours plus loin notre capacité à reconstruire et identifier des processus physiques rares. P2IO (à travers le LLR, IJCLab et l'Irfu) a un rôle central dans les développements pionniers en calorimétrie avec le projet HGCAL, s'inscrivant dans le projet emblématique HGCFC.
