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Accueil du site > Activités scientifiques et techniques > Physique et matière hadronique > ALICE > Le détecteur

Le détecteur

alice : a laRGE ion detector exPERIMENT

Vue d’ensemble

Pour recréer un Plasma de Quarks et de Gluons, il faut obtenir atteindre une densité de matière et/ou une densité d’énergie extrême. La solution : accélérer des ions les plus lourds possible à des énergies colossales et les faire entrer en collision. C’est ce qui se passe au "Large Hadron Collider (LHC)". Nous y étudions les particules émanant des collisions entre des atomes de plomb, soit près de 12000 par collision ! Il faut suivre leurs trajectoires et les identifier, ce qui revient à mesurer, au sein d’un espace très exigu, d’innombrables signaux qu’il faut enregistrer à un rythme effréné. Quatre détecteurs différents sont en fonctionnement LHC (ALICE, ATLAS, CMS et LHCb).
Parmi eux, ALICE est optimisé pour l’étude des collisions entre ions lourds et la caractérisation de la forme de matière produite dans ces collisions.

(1) Point de la collision
(2) Inner Tracking System
(3) Time Projection Chamber
(4) Temps de vol
(5) Photon Spectrometer
(6) High Momentum Particle ID
(7) Trigger
(8) Culasse de l’aimant
(9) Absorbeur
(10) Chambres de traces
(11) Filtre de muons
(12) Trigger des muons
(13) Dipole
(14) Photon Multiplicity Detector
(15) Zero Degree Chamber


Le spectromètre à muons (muon Forward Spectrometer)

L’IPN Orsay est impliqué dans la réalisation du spectromètre à muon (SM), une partie du détecteur dédiée à la détection des muons. Les études accessibles avec le SM s’intéressent particulièrement aux états liés et instables, comme, par exemple, le méson J/Psi qui est composé d’une paire quark-antiquark charmés, ou Y (Upsilon) comprenant une paire quark-antiquark beaux. Ces mésons lourds (3,3 fois la masse du proton pour le J/Psi et 9 fois pour le Upsilon) se désintègrent en paires de muons qui présentent la particularité d’être très peu sensibles aux milieux qu’ils traversent. La mesure des variables cinématiques de ces paires de muons permet de retrouver la masse de la particule originelle.

C’est l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay qui a pris la responsabilité de coordonner les études des chambres à fils de détection de traces du spectromètre ainsi que l’équipement électronique associé.


Les chambres à fils (Cathode Pad Chambers - CPC)

Les détecteurs du MS ont pour rôle de localiser toutes les particules les traversant avec une précision spatiale meilleure que 1/10 mm. Il y aura 600 particules à détecter en un temps de mesure inférieur à un centième de seconde ! Les informations spatiales collectées par 10 chambres placées sur le parcours des particules, permettront de déterminer leur trajectoire ainsi que leur énergie.

L’IPN Orsay a construit la première station du MS. Le choix a été d’une chambre à cathodes segmentées. Le principe de ce type de chambre repose sur l’ionisation des atomes d’un gaz traversé par une particule chargée. Les électrons ainsi libérés sont accélérés dans le champ électrique produit par des fils de faible diamètres (20 µm) régulièrement espacés de 2.1 mm sur toute la surface du détecteur. La connaissance du fil ainsi touché donne une première indication du point de passage de la particule mais insuffisamment précise. L’avalanche d’électrons sur le fil induit également des charges sur les plans de cathode faisant face aux fils. Ces plans de cathode sont segmentés, comme un damier, en petites surfaces allant de 4x6 mm2 au quadruple. La reconstruction de la distribution de la charge permettra de connaître la position de l’impact.

De nombreuses informations sont également disponible sur la page du service R&D Detection qui a assuré la construction de ces chambres .


 

IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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