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Accueil du site > Activités scientifiques et techniques > Simulations > Interactions Rayonnement / Matière : D2I > Simulation de la réponse à l’interaction d’une particule au RDD

Simulation de la réponse à l’interaction d’une particule au RDD

par Christine Legalliard - 16 janvier 2015

L’interaction d’une particule, chargée ou non, dans un détecteur est simulée à l’aide du logiciel GEANT 4. Ce programme, conçu au CERN,permet à l’utilisateur d’implémenter et modifier la géométrie, les matériaux, ainsi que la nature, l’énergie et le moment de la particule à détecter. Dès la conception, il est par exemple possible de vérifier si l’architecture du détecteur et les matériaux mis en jeu ne compromettront pas la qualité des mesures physiques. Ces simulations se révèlent d’un grand intérêt pour la conception de calorimètres électromagnétiques en physique hadronique (DVCS, PANDA) et en physique nucléaire (EXL/R3B) ou d’un ensemble regroupant un détecteur Germanium entouré d’un cristal BGO pour la spectroscopie γ (ORGAM).
Pour le projet de calorimètre électromagnétique de l’expérience DVCS(Jefferson Laboratory, USA), la réponse des cristaux de PbWO4 montés dans des alvéoles de carbone a été réalisée pour des électrons à des énergies de l’ordre du GeV. Il a été démontré que pour une certaine direction d’émission de l’électron incident, une perte en efficacité de détection et une dégradation de la mesure en énergie était susceptible de se produire survenir (voir le rapport associé) .

Le service R&DD est impliqué dans un autre projet R&D de calorimètre électromagnétique pour l’expérience PANDA(GSI, Allemagne). La différence de réponse entre des pions et des électrons a été simulée avec une géométrie simplifiée de cristaux de PbWO4. Dans le cas des pions, plusieurs modèles ont été testés dont celui de la cascade intra-nucléaire de Bertini, décrivant le mieux l’interaction nucléaire des hadrons pour des énergies de quelques GeV. Ces simulations s’intègrent dans l’étude de faisabilité des mesures de facteur de forme électromagnétique du proton avec PANDA à FAIR, qui a fait l’objet d’une publication.

En physique nucléaire, les photons détectés ont des énergies de quelques MeV et interagissent principalement par effet Compton. La géométrie est ainsi un élément déterminant pour la précision de la mesure de l’énergie du g, du fait de la correction Doppler, pour le calorimètre de EXL/R3B (GSI, Allemagne), et pour l’efficacité de la réjection anti-Compton pour l’ensemble Germanium-BGO dans ORGAM. Des simulations avec GEANT 4 ont permis de définir forme et taille des détecteurs pour ces deux projets.

Simulation pour PANDA

 Contact : G. Hull

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