ALICE

Vue d'Alice avec l'Aimant L3 ouvert.
Photo par A. Saba © 2012 CERN

L’expérience Alice est dédiée à l’étude de la matière nucléaire dans ses états extrêmes de température et de densité. Elle est spécialement conçue pour tester la théorie fondamentale de l’interaction forte, la Chromodynamique Quantique (QCD), qui prévoit l’existence de ce nouvel état de la matière qui est le plasma de quarks et de gluons (QGP).

Objectifs

De grandes questions se posent concernant la naissance de l’Univers. La matière ordinaire de l'Univers actuel est composée d'atomes, constitués d'un noyau, fait de protons et de neutrons, entouré d'un nuage d'électrons. Les protons et les neutrons sont eux-mêmes constitués de quarks, les briques les plus élémentaires de la matière. Juste après le Big Bang, dans les tous premiers moments de la création de l’Univers, la temperature de celui-ci depassait les 2000 milliards de degrées (environ 100 000 fois plus chaud que le centre du soleil), l'Univers tout entier était dans un état de quarks et de gluons deconfine : le plasma de quarks et de gluons (QGP).

Pourquoi et comment les hadrons (assemblages actuels de particules élémentaires) se sont-ils constitués? Quelle sont les propriètes du QGP. Peut-on récréer l'Univers primordial en laboratoire. Ce sont les questions que ALICE tente de repondre.

 

Les collisions d'ions lourds ultra-relativistes au LHC

Afin de récréer les conditions pour la formation du QGP, des ions lourds sont accélérées à des vitesse proches de celles de la lumière par le LHC du CERN à Genève pour ensuite les faire rentrer en collision. ALICE est l'une des quatre grandes expériences du LHC placé à l'un des points de croisement des faisceaux afin d'étudier les débris des collisions. ALICE a été conçue pour reconstruire  les quelques milliers des particules produites lors de ces collisions afin d'étudier les propriétés du QGP crée lors de ces collisions.

Le détecteur ALICE

ALICE regroupe plus d’un millier de scientifiques et ingénieurs, provenant de 132 institutions et 36 pays différents. ALICE est composé de 18 sous détecteurs qui couvrent une distance d’environ 26 m, pour une hauteur de 16 m et pèsent au total 10.000 tonnes. Ils sont regroupés en une partie centrale et une partie vers l’avant du détecteur appelée spectromètre à muons.

 

Contributions de l'Irfu

Parmi les différentes observables du QGP, les résonances lourdes ou quarkonia sont particulièrement intéressantes. Ce sont de particules rares et lourdes composées d'une paire quark anti-quark, charme ou beauté pour la famille du J/psi et du Upsilon respectivement. Ces particules sont produites très tôt dans la collision, avant même la formation du plasma et sont donc témoin de toute l'évolution du QGP qu'elles traversent. L'Irfu s'intéressé plus particulièrement à l'étude de la production des quarkonia qui peuvent être détectés par leur désintégration en une paire µ+µ- reconstruite dans le spectromètre à muons d'ALICE.

 

Une chambre de tracking d'Alice.
Photo par A. Saba © 2007 CERN

Spectromètre à muons

L'Irfu a donc été impliqué dans la réalisation du spectromètre à muons et plus particulièrement dans l'étude et la réalisation des 5 stations de trajectographie.

L'Irfu était en charge :

  • de la fabrication de 39 lattes de détection (sur ~160),
  • des panneaux support,
  • des systèmes de translation des 3 stations et des outillages de manutention / intégration en caverne,
  • de l’intégration des 3 grandes stations (3, 4 et 5),
  • de l’étude du système de refroidissement à air.

Upgrade du spectromètre à muons

Pour profiter au maximum de l'augmentation de la luminosité du LHC prevue pour 2018, l'électronique et le système de lecture du spectromètre doit être remis à niveau.

 

Vue schématique du MFT.

Muon Forward Tracker (MFT)

Afin d'élargir le programme de physique du spectromètre à muons d'ALICE, un nouvel trajectographie en silicium sera placé entre le point de croisement des faisceaux du LHC et le spectromètre à muons.

 

Reconstruction d'une collision Pb-Pb.

Historique-actualité

  • 2003-2005: production de 39 lattes
  • Juillet 2006: première demi-chambre en place dans la caverne
  • Juin 2008: fermeture de la caverne
  • Août 2008: premières particules dans le détecteur V0 d’Alice
  • Novembre 2009: premières collisions p-p à 900 GeV
  • Mars 2010: premières collisions p-p à 7 TeV
  • Novembre 2010: premières collisions Pb-Pb à 2.76 TeV
  • Mars 2013: collisions p-Pb à 5.02 TeV
  • Avril 2013: début du premire arret long du LHC (LS1)
  • 2013-2015: réparations sur differentes composantes du spectromètre
  • Début 2015: Redemarrage du LHC (Run2)
  • 2018: LS2
    • Upgrade du spectromètre à muons
    • Installation du MFT
  • ...
 

Contacts :

Alberto BALDISSERI : Responsable du spectromètre à muons

Hervé BOREL : Responsable des upgrades du spectromètre à muons

Fabienne ORSINI : Responsable technique du MFT

 

Maj : 11/12/2013 (1234)

Retour en haut