Newswise — Geneva, 31 October 2011. After some 180 days of running and four hundred trillion proton proton collisions, the LHC’s 2011 proton run came to an end at 5.15pm yesterday evening. For the second year running, the LHC team has largely surpassed its operational objectives, steadily increasing the rate at which the LHC has delivered data to the experiments.
At the beginning of the year’s run, the objective for the LHC was to deliver a quantity of data known to physicists as one inverse femtobarn during the course of 2011. The first inverse femtobarn came on 17 June, setting the experiments up well for the major physics conferences of the summer and requiring the 2011 data objective to be revised upwards to five inverse femtobarns. That milestone was passed by 18 October, with the grand total for the year being almost six inverse femtobarns delivered to each of the two general-purpose experiments ATLAS and CMS.
“At the end of this year’s proton running, the LHC is reaching cruising speed,” said CERN*’s Director for Accelerators and Technology, Steve Myers. “To put things in context, the present data production rate is a factor of 4 million higher than in the first run in 2010 and a factor of 30 higher than at the beginning of 2011.”
Physics highlights from this year’s proton running include closing down the space available for the long sought Higgs and supersymmetric particles to hide in, putting the Standard Model of particle physics through increasingly gruelling tests, and advancing our understanding of the primordial universe.
“It has been a remarkable and exciting year for the whole LHC scientific community, in particular for our students and post-docs from all over the world. We have made a huge number of measurements of the Standard Model and accessed unexplored territory in searches for new physics. In particular, we have constrained the Higgs particle to the light end of its possible mass range, if it exists at all,” said ATLAS Spokesperson Fabiola Gianotti. “This is where both theory and experimental data expected it would be, but it’s the hardest mass range to study.”
“Looking back at this fantastic year I have the impression of living in a sort of a dream,” said CMS Spokesperson Guido Tonelli. “We have produced tens of new measurements and constrained significantly the space available for models of new physics and the best is still to come. As we speak hundreds of young scientists are still analysing the huge amount of data accumulated so far; we’ll soon have new results and, maybe, something important to say on the Standard Model Higgs Boson.”
“We’ve got from the LHC the amount of data we dreamt of at the beginning of the year and our results are putting the Standard Model of particle physics through a very tough test,” said LHCb Spokesperson Pierluigi Campana. “So far, it has come through with flying colours, but thanks to the great performance of the LHC, we are reaching levels of sensitivity where we can see beyond the Standard Model. The researchers, especially the young ones, are experiencing great excitement, looking forward to new physics.”
Over the coming days and weeks, the LHC experiments will be analysing the full 2011 data set to home in further on new physics. However, while it is possible that new physics may emerge, it is equally likely that the full 10 inverse femtobarns initially foreseen for 2011 and 2012 will be required.
As in 2010, the LHC is now being prepared for four weeks of lead-ion running, but in a new development this year, the world’s largest particle accelerator will also attempt to demonstrate that large can also be agile by colliding protons with lead ions in two dedicated periods of machine development. If successful, these tests will lead to a new strand of LHC operation, using protons to probe the internal structure of the much more massive lead ions.
This is important for the lead-ion programme, whose goal is to study quark-gluon plasma, the primordial soup of particles from which the ordinary matter of today’s visible universe evolved.
“Smashing lead ions together allows us to produce and study tiny pieces of primordial soup,” said ALICE Spokesperson Paolo Giubellino, “but as any good cook will tell you, to understand a recipe fully, it’s vital to understand the ingredients, and in the case of quark-gluon plasma, this is what proton-lead ion collisions could bring.”
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*CERN, the European Organization for Nuclear Research, is the world's leading laboratory for particle physics. It has its headquarters in Geneva. At present, its Member States are Austria, Belgium, Bulgaria, the Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Italy, the Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Slovakia, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. Romania is a candidate for accession. Israel is an Associate Member in the pre-stage to Membership. India, Japan, the Russian Federation, the United States of America, Turkey, the European Commission and UNESCO have Observer status.
French version below:Fin de l’exploitation 2011 avec protons du LHC : un grand succès
Genève, le 31 octobre 2011. Après quelque 180 jours d’exploitation et quatre cent trillions de collisions proton-proton, l’exploitation 2011 avec protons du LHC a pris fin hier soir à 17h15. Pour la deuxième année consécutive, l’équipe du LHC a largement dépassé ses objectifs opérationnels, augmentant régulièrement la cadence à laquelle le LHC a livré des données aux expériences.
Au début de la campagne d’exploitation de cette année, le LHC avait pour objectif de livrer aux expériences courant 2011 un femtobarn inverse (1 fb-1) de données, dans le langage des physiciens. Cette étape a été franchie le 17 juin, ce qui a mis les expériences en bonne position pour aborder les grandes conférences de physique de l’été, et a conduit à revoir à la hausse l’objectif de données pour 2011 pour le fixer à 5 fb-1. Cette seconde étape a été franchie le 18 octobre, la quantité totale de données livrées en 2011 à chacune des deux expériences généralistes - ATLAS et CMS - avoisinant les 6 fb-1.
« Au terme de l’exploitation avec protons de cette année, le LHC a atteint sa vitesse de croisière, a déclaré Steve Myers, directeur des accélérateurs et de la technologie au CERN*. Pour bien situer les choses, le taux actuel de production de données est 4 millions de fois supérieur à celui enregistré lors de la première période d’exploitation de 2010, et 30 fois supérieur à celui enregistré au début de 2011. »
Du point de vue de la physique, l’exploitation avec protons de cette année a notamment permis de mieux circonscrire l’espace dans lequel se cachent le boson de Higgs et les particules supersymétriques, de mettre à l’épreuve de façon encore plus exigeante le Modèle standard de la physique des particules, et d’approfondir notre compréhension de l’Univers primordial.
« 2011 a été une année remarquable et passionnante pour l’ensemble de la communauté scientifique du LHC, en particulier pour nos étudiants et post-doctorants du monde entier. Nous avons effectué un nombre considérable de mesures du Modèle standard et franchi des territoires jusqu’ici inexplorés à la recherche d’une nouvelle physique. En particulier, nous sommes parvenus à circonscrire le boson de Higgs dans la partie basse de la gamme de masses dans laquelle il est susceptible de se trouver, a indiqué Fabiola Gianotti, porte-parole d'ATLAS. C’est là que les théoriciens et les expérimentateurs s'attendaient à ce qu'il soit, mais cette zone est la plus difficile à étudier. »
« Lorsque je fais le point de cette année fantastique, j’ai vraiment l’impression de vivre un rêve, a déclaré Guido Tonelli, porte-parole de CMS. Nous avons réalisé des dizaines de nouvelles mesures et circonscrit nettement l’espace dans lequel pourraient se faire jour des modèles de nouvelle physique, et le meilleur reste à venir. Au moment où je vous parle, des centaines de jeunes scientifiques continuent à analyser l'énorme quantité de données accumulées jusqu'ici ; nous aurons bientôt de nouveaux résultats et, peut-être, quelque chose d’important à dire sur le boson de Higgs du Modèle standard. »
« Le LHC nous a donné la quantité de données dont nous rêvions au début de l'année et nos résultats ont mis le Modèle standard de la physique des particules à rude épreuve, a déclaré Pierluigi Campana, porte-parole de LHCb. Jusqu’à présent, il s’en est bien sorti, mais grâce à l’excellente performance du LHC, nous commençons à atteindre des niveaux de sensibilité qui pourraient nous permettre de voir bientôt au-delà du Modèle standard. Les chercheurs, en particulier les plus jeunes, vivent ces événements avec beaucoup d’enthousiasme et ont hâte que l’on découvre une nouvelle physique. »
Dans les jours et les semaines à venir, les équipes des expériences LHC analyseront la totalité des données de 2011 afin de se rapprocher encore plus d’une nouvelle physique. Toutefois, s’il est possible que celle-ci voie le jour, il est très probable que l’on aura besoin pour cela de la totalité des 10 fb-1 initialement prévus pour 2011 et 2012.
Comme en 2010, le LHC se prépare à présent en vue de quatre semaines d’exploitation avec ions plomb. Mais, cette année, le plus grand accélérateur de particules du monde tentera de démontrer qu’on peut être à la fois grand et souple en mettant en collision des protons avec des ions plomb durant deux périodes de développement de la machine spécialement prévues à cet effet. S’ils s’avèrent concluants, ces essais ouvriront la voie à un nouveau mode d’exploitation du LHC, consistant à utiliser des protons pour sonder la structure interne des ions plomb, bien plus massifs que les protons.
Ces résultats seront importants pour le programme ions plomb, dont le but est d’étudier le plasma quarks-gluons, c’est-à-dire la soupe primordiale de particules à partir de laquelle a évolué la matière ordinaire dont est fait aujourd’hui l'Univers visible.
« En faisant entrer en collision des ions plomb, nous pourrons produire et étudier de minuscules traces de la soupe primordiale, a déclaré Paolo Giubellino, porte-parole d’ALICE, mais comme tout bon cuisinier vous le dira, pour maîtriser parfaitement une recette, il est essentiel d'en comprendre les ingrédients, et, dans le cas du plasma quarks-gluons, c’est justement ce que pourraient nous apporter les collisions proton-ion plomb. »
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*Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le plus éminent laboratoire de recherche en physique des particules du monde. Il a son siège à Genève. Ses États membres actuels sont les suivants: Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République slovaque, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse. Un candidat à l’adhésion : la Roumanie. Israël est un État membre associé en phase préalable à l'adhésion. La Commission européenne, les États-Unis d'Amérique, la Fédération de Russie, l'Inde, le Japon, la Turquie et l'UNESCO ont le statut d'observateur.
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