Moyens expérimentaux

Moyens d’investigation:

Pour étudier les limites du Modèle Standard et répondre au grandes questions de la physique moderne (hiérarchie des masses, obtention des masses par les particules, matière et énergie noire de 'univers, asymétrie matière-antimatière, ...), il faut reproduire les conditions qui régnaient au début de l'univers, c'est à dire des conditions de températures très élevées. Pour cela, le LHC accélère des protons à des énergies jamais atteintes aujourd'hui et les faire entrer en collision de manière frontale au coeur de grands détecteurs comme CMS.

Ce détecteur, détecte le produit de ces collisions et en les analysant, peut identifier chaque type d'événement. La comparaison statistique de chacune de ces catégories d'événements avec les prévisions théoriques permet de confirmer ou d'infirmer tel ou tel modèle.
 
Moyens expérimentaux

Bobine en position horizontale

Description technique:

Le LHC produit des interactions proton-proton toutes les 25 ns, avec plus d'une dizaine de collisions par interaction. Ce qui produit plusieurs dizaines de millions d'événements à traiter par seconde. De plus, les événement recherchés étant très rares, il faut éliminer en temps réel les interactions sans intérêt physique. Ceci est réalisé par un système de sélection en ligne très performant. Pour analyser les produits des collisions proton-proton, il faut un détecteur capables de reconnaître chaque type de particule produite.

Fonctionnement:


Dans CMS, un champ magnétique solénoïdale intense, produit par une bobine supraconductrice, dévie les particules chargées. Un trajectomètre en silicium placé au centre du détecteur permet de mesurer la courbure de ces trajectoires et donc de reconstruire la quantité de mouvement des particules.
Autour du trajectomètre, est installé un calorimètre électromagnétique constitué de près de 80000 cristaux de tungstate de plomb. Il permet de mesurer l'énergie des photons, des électrons et des positrons.
Un calorimètre hadronique, placé autour du précédant, permet de mesurer l'énergie des hadrons (protons. pions, kaons, ...).
À l'extérieur de la bobine, la culasse magnétique qui canalise les lignes de retour de champ magnétique est instrumenté pour pourvoir détecter les muons.
La sélection en ligne des événements, est réalisée en utilisant les informations provenant des système calorimétriques et du systèmes de détection de muons. Ce système permet de réduire le nombre d'événements intéressants à 100000 par seconde.
Les informations du trajectomètre sont utilisées dans une phase ultérieure lors de la reconstruction détaillée des événements qui permet de ne garder que quelques centaines d'événements intéressants par seconde qui sont analysés en détails dans tous les laboratoires de la collaboration.
 

Spécificités:

 Le tout forme un détecteur de 15 mètres de diamètre et de 21,5 mètre de long pour une masse de 12500 T.

 

Maj : 08/02/2017 (1451)

 

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