Le bras à muons d'ALICE sous le feu des cosmiques

Figure 1. La reconstruction des traces des paires μ+ / μ- sera faite grâce aux dix chambres réparties sur les cinq stations de trajectographie.

Le spectromètre à muons du détecteur ALICE1 a enregistré des rayons cosmiques pendant deux semaines fin mars 2009. Le groupe ALICE de Saclay2 s'est beaucoup impliqué dans la conception, la mise au point, la fabrication et l'installation d'une partie des chambres qui constituent ce spectromètre3. Ce test réalisé à l'aide des rayons cosmiques avait pour but de vérifier le bon fonctionnement de la chaîne complète depuis l'acquisition jusqu'à la reconstruction des données.  Au total un million de canaux environ ont été lus par le système d'acquisition et les données ont été enregistrées sur la grille de calcul. Près de 15000 traces ont été reconstruites dans des conditions proches de l'expérience avec du faisceau. Le test cosmique a été un succès. Il a montré que les chambres du spectromètre ont un comportement stable. Il a aussi permis de mettre en évidence certains points faibles de l'appareillage. Les tests se poursuivent actuellement et permettront de procéder à la correction des défauts observés. 

Un test cosmique impliquant tous les détecteurs d'ALICE est prévu au mois d'août, quelques semaines avant les premières injections de faisceau du LHC.

 

La quête d'ALICE:

 

Alice est l'expérience du LHC dédiée à l'étude du Plasma de Quarks et de Gluons (QGP), un état de la matière où les quarks et les gluons, ne sont plus confinés à l'intérieur des protons et neutrons. Cette soupe primordiale aurait existé dans les premières microsecondes de la naissance de l'univers. Au CERN, elle sera produite lors des collisions d'ions plomb à haute énergie. Le spectromètre à muons d'ALICE détectera les muons venant des résonances J/Psi et Upsilon des premiers faisceaux du LHC. La suppression de telles résonances a été annoncée comme une signature du QGP. 

 

Le spectromètre à muons:

Son rôle est de détecter des paires μ+ / μ- issues des désintégrations des résonances J/Psi et Upsilon, signatures les plus prometteuses de la création du plasma quark-gluon. Le spectromètre (figure 1), qui couvre une ouverture angulaire entre 2 et 9 degrès, est constitué : d'un absorbeur, de 5 stations de trajectographie (1-5), avec la troisième station se trouvant à l'intérieur du Dipole chaud, un mur de feret des chambres de déclenchement. Chaque station inclue 2 plans de cathodes faits de damiers de différentes tailles en x et y (différentes granularités).

 

Figure 2. Bruit des chambres à muons (en canaux ADC). On reconnait les chambres avec leurs cathodes de géométries différentes. Les "trous" dans les figures correspondent à des zones qui n'étaient pas sous tension. Le niveau de bruit dans tous les canaux de lecture (environ un million) est correct avec 1,5 canal ADC (1 canal ADC = 1000 électrons, l'échelle en couleur va de 0 à 3 canaux ADC).

 

 Tests réussis pour le trajectographe du bras à muons

La mise en route des chambres a été retardée à cause d'un bruit important observé dans la plupart des 10 chambres. Deux sources de bruit ont été clairement identifiées :

 

  • Un bruit en mode commun de 300 kHz venant des alimentations basse tension,
  • Un bruit de 1 MHz produit par une unité de ventilation située dans la caverne.

 

Ces deux sources de bruit ont été largement atténuées par la modification des alimentations basse tension d'une part et par une mise en conformité du raccordement à la masse de l'unité de ventilation d'autre part. Les chambres ont donc retrouvé leur niveau de bruit nominal (figure 2).

 

 

Figure 3. Trace traversant tous les plans du spectromètre à muons, qui consiste en 10 chambres de trajectographie (CPC en rouge) et 4 chambres de déclenchement (RPC en jaune).

Le test cosmique a été un succès (figure 3). Il a montré que les chambres du spectromètre ont un comportement stable. Il a aussi permis de mettre en évidence certains points faibles de l'appareillage. Le commissioning se poursuit actuellement et nous procédons à la correction des défauts observés. 

Un test cosmique impliquant tous les détecteurs d'ALICE est prévu au mois d'août, quelques semaines avant les premières injections de faisceau du LHC.

 

 

1. Alice est l'expérience du LHC dédiée à l'étude du Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). Cette soupe primordiale aurait existé dans les premières microsecondes de la naissance de l'univers et sera produite lors des collisions d'ions plomb à haute énergie. 

 

2.Groupe constitué de physiciens du service de physique nucléaire, d'ingénieurs et de techniciens des services techniques de l'Irfu.

 

3. Le spectromètre à muons d'ALICE détectera les muons venant des résonances J/Psi et Upsilon des premiers faisceaux du LHC. La suppression de telles résonances a été annoncée comme une signature du QGP. 

Contacts:

Alberto BALDISSERI

Hervé BOREL

 

maj : 16-03-2010 (2610)

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