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L’expérience ATLAS au goût de Savoie

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L'expérience ATLAS au goût de Savoie

La troisième période de prise de données du LHC, appelée Run 3, démarrera en 2021. Le détecteur ATLAS est actuellement en phase de maintenance et d’amélioration, en particulier pour optimiser la sélection en ligne des électrons et des photons, émis dans un large éventail des processus étudiés au LHC.

Jusqu’à présent, l’électronique de sélection en ligne regroupait les signaux de fine granularité produits par le calorimètre électromagnétique en tours trigger afin de limiter le nombre de canaux et par conséquent le coût du système. Les progrès de l’électronique et l’utilisation de fibres optiques permettant désormais la transmission d’une quantité accrue d’informations à des coûts raisonnables, ce sont des « supercellules » dix fois plus fines qui seront utilisées.

Depuis 2012, le groupe ATLAS du LAPP a développé une partie de l’électronique chargée de gérer ce très haut débit de données, proche de 25Tb/s. Les cartes appelées LATOME - en référence à un fameux fromage savoyard, la tome des Bauges - calculent l’énergie et le temps d’arrivée des signaux venant des supercellules, avant de les transmettre au système chargé de la décision. En 2019, 150 cartes furent produites et testées au laboratoire. Elles sont en cours d’installation dans les châssis ATCA dans la salle de comptage située près du détecteur ATLAS, à 100 mètres sous terre.

Le LAPP a également développé la carte IPMC qui permet de contrôler les cartes du châssis ATCA (y compris les LATOMEs) et qui est utilisée par plusieurs sous-systèmes d’ATLAS.

L’équipe LATOME pose avec la dernière lame ATCA, constituée de quatre cartes LATOME, assemblée devant la station de test utilisée pendant la production. . Le groupe LAPP est également responsable de leur installation au CERN et des logiciels associés. En partant de la gauche : Thibault Guillemin, Luka Selem, Nicolas Dumont Dayot, Nicolas Chevillot. Absent sur cette photo ayant quitté le LAPP fin 2019, Sébastien Cap était responsable de la conception et de la production des cartes LATOME.

Fatih Bellachia, ingénieur informaticien, travaille sur ATLAS depuis 2003. Il a en main une carte de contrôle IPMC développées au LAPP.

L’aboutissement de ce projet est une étape de plus dans la contribution ancienne et continue du laboratoire au calorimètre à Argon Liquide d’ATLAS. Il aura un impact important sur la physique étudiée dans le groupe, que ce soit la recherche de nouveaux phénomènes caractérisés par deux photons ou deux électrons, l’étude précise de la désintégration du boson de Higgs ou la mesure de la production de paires de bosons et d’électrons au LHC.

Efficacité de sélection des électrons issus de la désintégration d’un boson Z en fonction de leur énergie. La courbe bleue prévue pour le Run 3 est calculée avec le même débit de données que pour le Run 2 (courbe noire). La courbe rouge représente l’efficacité du système si le LHC fournit plus de collisions que prévu et que le débit par événement doit être réduit de moitié.

Le développement des cartes LATOME a bénéficié du soutien de l’Université Savoie Mont-Blanc dans le cadre de l’Appel à Projets de Recherche 2014-2017.

Pour en savoir plus :

Contacts : Thibault Guillemin thibault.guillemin@lapp.in2p3.fr Tetiana Berger-Hrynova hrynova@lapp.in2p3.fr