Les expériences du LHC se rodent avec les rayons cosmiques

CMS,barrel,yoke,magnet,LHC
Le détecteur géant de CMS qui est composé de plusieurs sections, va être fermé pour la première fois. Les disques d'un bouchon s'approchent aux roues du barrel. Au fond à gauche, l'on voit les disques de l'autre bouchon. (Image: CERN)

Genève, le 26 juillet 2006. Le gigantesque détecteur de particules CMS, construit au CERN1, a été fermé puis mis en marche afin de recueillir des données pour tout un ensemble de tests à l'aide des particules présentes dans les rayons cosmiques. Le « défi des cosmiques » de CMS sera effectué à l'aide de segments des sous-détecteurs, notamment un trajectographe comportant 2 m2 de capteurs au silicium. Bien que cette superficie dépasse ce qui avait été utilisé dans la précédente génération d'expériences au CERN, elle ne représente pourtant que 1% du détecteur définitif de CMS qui sera en place pour le démarrage l'année prochaine du nouveau fleuron du CERN, le Grand collisionneur de hadrons (LHC), l'année prochaine.

Le LHC est une machine destinée aux découvertes, conçue pour répondre aux questions fondamentales sur l'Univers. Quatre grandes expériences, ALICE, ATLAS, CMS et LHCb observeront les collisions entre particules de haute énergie produites par le LHC et chercheront des réponses aux questions suivantes : D'où la matière tire-t-elle sa masse ? De quoi les 96% invisibles de l'Univers sont-ils faits ? Pourquoi la Nature préfère-t-elle la matière à l'antimatière ? Comment la matière a-t-elle évolué depuis les premiers instants de l'Univers ?

L'avancement de l'accélérateur LHC a franchi une étape importante le 12 juillet : l'installation des principaux dipôles supraconducteurs est arrivée à mi-parcours lorsque le 616ème aimant, sur un total de 1232, a été installé à 3 h du matin. Ces dipôles sont des éléments essentiels du LHC ; ils permettront de guider les faisceaux de haute énergie sur leur orbite de 27 km.

Une vue de plus près : les disques d'un des bouchons s'approchent aux disques du barrel (Image: CERN)

L'installation des quatre détecteurs se poursuit également de façon satisfaisante. Après avoir détecté il y a un an ses premiers rayons cosmiques in situ dans l'un de ses sous-détecteurs (le calorimètre hadronique), ATLAS a commencé à faire fonctionner deux de ses trajectographes en juin, pour enregistrer des rayons cosmiques. Ces détecteurs sont des dispositifs extrêmement complexes,  comportant des millions de canaux d'information qui permettront de procéder à des mesures et d'identifier les particules avec une grande précision. En mai, ATLAS a également franchi une étape importante avec la première mise en fonctionnement d'un aimant supraconducteur d'une expérience du LHC et le refroidissement d'une partie du système de calorimétrie de l'expérience, qui sert à mesurer les énergies.

En décembre dernier, l'expérience CMS a pour la première fois enregistré des rayons cosmiques dans un secteur complet, constitué des quatre stations de mesure des  muons ; en mars, des rayons cosmiques ont été captés dans une partie de son trajectographe. Au cours du « défi des cosmiques » de CMS, les chambres à muons et le trajectographe seront testés en même temps que les calorimètres de façon à former une tranche du futur détecteur CMS complet.

Finallement fermé : une vue du détecteur, de l'une de ses extrémités (Image: CERN)

En juin, l'expérience ALICE a enregistré des rayons cosmiques dans son principal trajectographe, une chambre à projection tridimensionnelle (TPC). D'un diamètre de 5 m et d'une longueur de 5 m, la TPC d'ALICE est la plus grande chambre de ce type du monde. Toutes ses chambres de lecture étant maintenant installées et le système électronique spécialisé équipant les quelque 560 000 canaux de lecture étant prêt, elle est presque terminée. S'agissant du détecteur LHCb, sa géométrie particulière ne permet pas de le tester dans son ensemble au moyen de rayons cosmiques, mais des tests de certains éléments par des particules cosmiques ont été réalisés avant son installation. De plus, l'expérience LHCb vient de franchir une étape importante avec la mise en place d'une énorme structure de support du détecteur appelée « le pont » en raison de sa forme. Cette pièce de 10 t et de 18 m de longueur constituera le support du système de trajectographie du détecteur.

Le déclenchement par rayons cosmiques, de même que le déclenchement par les faisceaux d'essai, est un élément important pour les expériences dans la mesure où il permet aux physiciens de vérifier que tout fonctionne normalement avant que les détecteurs soient préparés pour l'exploitation dans les cavernes d'expérimentation. Telles sont les étapes les plus récentes de la préparation du LHC avant l'envoi des premiers faisceaux en 2007.

Footnote(s)

1. Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le plus grand laboratoire de recherche en physique des particules du monde. Il a son siège à Genève. Ses États membres actuels sont les suivants : l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, la Bulgarie, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, la Grèce, la Hongrie, l’Italie, la Norvège, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République slovaque, la République tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L’Inde, Israël, le Japon, la Fédération de Russie, les États-Unis d’Amérique, la Turquie, la Commission européenne et l’UNESCO ont le statut d’observateur.

You are here