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La collaboration ATLAS a 30 ans

La collaboration ATLAS a 30 ans

Il y a trente ans, le 1er octobre 1992, la collaboration ATLAS présentait sa lettre d’intention pour la construction d’un nouveau détecteur auprès du futur collisionneur de hadrons (LHC). Cette lettre d’intention était signée par une longue liste d’instituts, parmi lesquels se trouvait le LAPP, qui a donc contribué depuis le tout début à la conception et la construction de ce détecteur.

Le travail des équipes du LAPP dans ATLAS

Plus particulièrement, le LAPP s’est impliqué dans la construction des calorimètres à argon liquide ainsi que dans la conception et la maintenance du logiciel qui orchestre le fonctionnement de l’ensemble des cartes électroniques des calorimètres.

Le calorimètre, de part sa précision et sa robustesse, a tenu une place importante dans la découverte du boson de Higgs, vingt ans plus tard, en 2012. En effet, le canal de désintégration en deux photons (visible uniquement dans le calorimètre électromagnétique) a été le plus important dans la découverte.

Il a donc fallu vingt années de travail acharné de l’équipe de chercheurs et ingénieurs du LAPP (ainsi que des autres instituts partenaires) pour arriver à ce résultat. Vingt ans passés à concevoir le calorimètre, à le construire, à l’installer, à l’étalonner, à le comprendre.

Un des exemples de ce travail de longue haleine a été la conception et la fabrication des cartes d’étalonnage des calorimètres à argon liquide, commencées en 1996 et terminées dix ans plus tard, à temps pour l’installation dans le détecteur pour un démarrage supposé en 2008. Ces cartes électroniques permettent d’envoyer une impulsion d’amplitude connue à les quelques 200000 cellules du calorimètres à Argon liquide, afin de comprendre leur réponse électronique. Ce processus fournit un étalonnage précis du calorimètre ainsi que l’obtention d’une excellente uniformité entre les cellules, ce qui permet à terme d’atteindre une excellente résolution en énergie des photons et électrons.

Photo représentant deux ingénieurs du LAPP (N. Massol et N. Dumont-Dayot), tenant une carte d’étalonnage des calorimètres à Argon liquide d’ATLAS fabriquée au LAPP en 2004.

Les physiciens du LAPP se sont impliqués sur toute la chaîne de reconstruction et d’analyse du boson de Higgs, en passant par l’étalonnage en énergie des photons, l’identification des photons, l’extraction du bruit de fond et les analyses statistiques qui ont permis d’obtenir le résultat final [1]. Depuis trente ans, le groupe s’est également diversifié et s’est impliqué dans l’analyse de processus du Modèle Standard, et dans la recherche directe de nouvelle physique.

La reprise des données d’ATLAS après une série d’améliorations

Aujourd’hui, trente ans plus tard, la collaboration ATLAS a publié près de 1000 articles, présentant des résultats qui ont repoussé les limites de notre connaissance du Modèle Standard de la physique des particules. Le détecteur ATLAS reprend actuellement des données après deux ans d’interruption pour une cure de jouvence des détecteurs et du collisionneur. L’équipe du LAPP a activement participé à l’amélioration du système de déclenchement des calorimètres à argon liquide, ce qui l’a rendu plus précis, et donc plus à même de sélectionner des événements rares pour repousser encore les limites du Modèle Standard.

En 2022, le groupe porte toujours de nombreux projets passionnants, comme la construction d’un détecteur à pixels pour la phase de haute luminosité du LHC (HL-LHC), ou comme la ré-interprétation des données en utilisant la théorie des champs effectifs afin de traquer les effets de la nouvelle physique. Les cartes d’étalonnage et le système qui orchestre le fonctionnement de l’ensemble des cartes électroniques des calorimètres sont également remplacées pour le HL-LHC, un travail qui a commencé en 2017 et qui durera… 20 ans ?

Plus d’informations :


[1] Dernier article sur le boson de Higgs : Nature 607, 52–59 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-...