Des nouvelles de SMOG2

Cette semaine, à l’occasion de la conférence LHCP 2023 à Belgrade, la collaboration LHCb a franchi une étape majeure concernant la validation de sa nouvelle cible fixe gazeuse, configuration unique au LHC.

En effet, en 2022, après trois ans d’intenses améliorations tant au niveau de l’accélérateur qu’au niveau des détecteurs, le LHC a délivré des faisceaux de protons d’énergie 6.8 TeV. L’expérience LHCb, bénéficiant notamment d’un nouveau système de reconstruction de vertex et de traces a débuté sa phase de mise en service (commissioning). Fort du succès de sa configuration cible fixe durant le Run 2 du LHC (pour en savoir plus : 1, 2, 3), un nouveau système appelé SMOG2, permettant d’augmenter localement et drastiquement la pression du gaz injecté, a aussi été testé. Plus précisément, des collisions entre le faisceau de protons et de l’Argon injecté dans une cellule de faible diamètre (1 cm) à environ 30 cm en amont du point d’interaction proton-proton, ont été effectuées durant 18 min en novembre 2022. Ces collisions ont été analysées par l’équipe du LLR et ont permis de reconstruire des hadrons charmés, précisément 4200 candidats D0 et 443 J/ψ, c’est-à-dire autant de candidats que lors des 18 heures de prises de données proton-Argon Phys. Rev. Lett. 122 (2019) 132002 de 2015 !

Autre amélioration notable durant l’arrêt du LHC (2018 – 2022), le revêtement intérieur du tube du LHC autour de l’expérience LHCb a été adapté afin de pouvoir injecter des gaz non nobles, tels que l’hydrogène. Fin novembre 2022, de telles injections ont été réalisées, permettant des collisions proton-Hydrogène durant une vingtaine de minutes. Ces collisions ont été analysées par l’équipe du LLR et ont permis d’observer les particules légères K_S et Λ, ouvrant la voie à de plus longues prises de données afin de pouvoir étudier les hadrons charmés.

Ainsi ces nouveaux résultats présentés à LHCP valident le bon fonctionnement de la nouvelle cible fixe de LHCb, incluant l’augmentation de la pression et la possibilité de réaliser des collisions proton-Hydrogène, jalon indispensable à la caractérisation de la production des hadrons charmés dans les collisions d’ions. Le run 2 du LHC a permis de démontrer la faisabilité du programme de physique des saveurs lourdes avec la cible fixe de l’expérience LHCb, le run 3 va indéniablement apporter de nombreux résultats en QCD !

contact : Émilie Maurice, Frédéric Fleuret