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Le détecteur ATLAS

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Le détecteur ATLAS

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L’expérience ATLAS est le plus grand des quatre détecteurs du LHC (le grand collisionneur de hadrons) au CERN, utilisé pour explorer le nouveau domaine d’énergie ouvert par le LHC.

Le détecteur ATLAS

La multitude de particules, typiquement un millier, produite lors de la collision entre deux protons de très haute énergie (le proton transporte quatre milliards de fois sa propre masse) est analysée par ce microscope géant.

Chacune des particules traverse une succession d’appareils, dont chacun sert à déterminer une caractéristique précise :
- le trajectographe est un cylindre de cinq mètres de long et un mètre de diamètre, à la fois fin et sensible. Constitué de senseurs très précis, il permet de localiser les particules chargées et de mesurer leur impulsion.
- le calorimètre est lui destructif : il arrête toutes les particules qui le percutent à l’exception des muons, des neutrinos, et peut-être de particules inconnues et évanescentes. Grâce à sa fine segmentation, le calorimètre permet de mesurer l’énergie déposée mais aussi la position des particules. Le calorimètre est un cylindre hermétique de dix mètres de long et cinq mètres de diamètre.
- le spectromètre à muons entoure le calorimètre et permet d’identifier les muons qui ont traversé la totalité du détecteur sans interagir. Les deux trajectographes du sytème a muons sont plongés dans un champs magnétique qui courbe la trajectoire des particules chargées : la mesure de la courbure des traces permet de déterminer leur impulsion.

Les signaux électriques laissés par les particules qui ont interagi dans chacun de ces appareils sont acheminés en dehors de la caverne grâce à des fibres optiques. Ces signaux sont alors traités par des sytèmes électroniques et informatiques puis transmis grâce à des réseaux haut débit vers la grille de calcul.

L’équipe du LAPP dépouille alors ces données pour extraire des mesures précises des phénomènes produits lors des collisions proton-proton tels que la production des bosons W & Z ou la section efficace de production de paires de photons. L’équipe recherche actuellement le boson de Higgs et ainsi établir son existence ou démontrer son absence. La recherche de particules plus exotiques est aussi au menu de l’équipe des physiciens du groupe ATLAS du LAPP.

Ces recherches requièrent un excellent fonctionnement du détecteur ATLAS. Le groupe du LAPP s’acharne donc à optimiser les performances du détecteur, du calorimètre en particulier. Les ingénieurs et les techniciens du LAPP ont construit des portions du calorimètre et participent au fonctionnement de ATLAS : ils sont les artisans des succès remportés par l’expérience. Le LAPP a en particulier construit une partie de l’électronique et assure actuellement le traitement en temps réel de la lecture des données du calorimètre.

Dans les prochaines années, le LHC va se développer et la luminosité produite va augmenter. Le groupe ATLAS du LAPP s’est donc engagé pour développer le nouveau trajectographe et l’électronique du calorimètre pour les années 2020.