CEA
Département de Physique des Particules
CMS calorimètre

L'expérience CMS est installée auprès du collisionneur de protons LHC au Cern et a debuté sa prise de données en 2009.

Le calorimètre électromagnétique a été conçu pour permettre initialement à basse luminosité la découverte potentielle du Higgs se désintégrant en deux photons.
Le CMS comporte un calorimètre très compact muni d'une très bonne résolution en énergie.

Les contributions de l'Irfu

Responsabilités scientifiques et techniques de l'Irfu

  • Conception, fabrication et mise en service du système d'étalonnage, par injection de lumière laser, du calorimètre électromagnétique à cristaux de tungstate de plomb.
  • R&D sur les photodétecteurs APD (photodiodes à avalanche)
  • R&D sur les cristaux (Crystal-Clear collaboration) (plus de détails à voir avec jean-Louis Faure)
  • Étude, développement, installation, test et exploitation des données du système de monitorage de transparence des cristaux.
  • Étude, développement, installation, test et exploitation des données du processeur de lecture sélective
  • Étude, fabrication et mise en oeuvre du système d'enfournements des supermodules du calorimètre électromagnétique dans l'expérience CMS.
 

Moyens expérimentaux

Le calorimètre électromagnétique est constitué de plus de 75000 cristaux de tungstate de plomb. Le tonneau central est composé de 18 supermodules disposés selon phi dans chaque demi plan. Chaque supermodule contient 4 modules de 400 cristaux chacun. Les deux bouchons contiennent 14648 cristaux.
Chaque cristal du tonneau central est lu par 2 APDs (Avalanche Photo Diodes).
Chaque cristal des bouchons est lu par un VPT (Vacuum Photo Triodes).

 

Description technique

Système d'injection de lumière laser pour suivre la transparence des cristaux.
Système de distribution par fibres optiques.
PN diodes calibre la lumière laser reçue par groupe de 200 cristaux.

 

Spécificités

Les PN diodes doivent résister à des doses de radiations équivalentes à 10 ans de
LHC à haute luminosité.
À haute luminosité, la réponse des cristaux est suppose baisser de 3 à 5% dans les premières heures puis saturer. En l'absence d'irradiation, les cristaux récupèrent.
La perte de transparence est corrigée à court terme (20 à 30 minutes) avec une précision de 0.4%.
 

Collaborations

Collaboration CMS (Compact Muon Solenoid): plus de 2800 physiciens de 200 instituts de 46 pays.
Les principaux laboratoires qui partagent la conception et la réalisation du tonneau central du calorimètre électromagnétique sont: Caltech, Cern (Genève),CEA/DRF/Irfu, INFN Milan, INFN Rome, IPNL Lyon, LLR Palaiseau, Zurich-ETH 

 

 

Etat et perspectives

Dates importantes

  • 1998 : approbation du Technical Design Report du calorimètre électromagnétique par le LHCC du Cern.
  • 1999 : fabrication et caractérisation des éléments de présérie du système d'étalonnage du calorimètre électromagnétique à cristaux.
  • 1999 - 2002 : fabrication et caractérisation des éléments de série du système d'étalonnage.
  • 2002 - 2005 : pré étalonnage du calorimètre à cristaux en faisceau au Cern.
  • Fin 2003: La technologie 25 microns a été choisie par Ecal comme ligne de base de l'électronique frontale.
  • 10 supermodules assemblés.
  • Octobre 2004: Réalisation, calibrationet tests du supermodule 0
  • Mi-septembre 2005: moitié des barrels réalisés
  • Décembre 2007: barrel en caverne
  • Juin 2008: Fin d'assemblage des bouchons
  • 10 septembre 2008: Circulation du premier faisceau dans le LHC

Bilan scientifique et technique

Évaluation scientifique : Conseil Scientifique du SPP les 24-26/09/2001, 28/04/2002, 03/07/2003, 04/11/2011, 13/11/2013, 30/11/2015.
 

Faits marquants

2002 : pré étalonnage d'un module du calorimètre (400 cristaux); validation en faisceau du système de monitorage du calorimètre.
2003: début du montage du système de distribution de lumière sur les modules de série; réalisation d'un prototype du système de lecture du calorimètre.


Contact

 

Maj : 08/02/2017 (390)

 

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