Une station prototype (fig. 1) de Kabes (le futur spectromètre de faisceau de l'expérience NA48/II) a été testée en juillet 2002 dans un faisceau de haute intensité du SPS du Cern. Le flux de particules chargées a atteint le taux de 2×10⁷/s sur une surface moyenne de 10 cm², et 2×10⁶/s pour les pistes les plus exposées.

En physique des hautes énergies, la mesure précise de la trajectoire de la particule incidente et de l'instant de son passage sont des informations cruciales pour l'expérience. Or, la recherche de phénomènes très rares conduit à utiliser des faisceaux de particules de haute intensité et forte densité qui rendent ces mesures délicates. Le projet Kabes en cours de réalisation au Dapnia a précisément pour but de détecter les particules incidentes à haut flux de l'expérience NA48/II.

Le spectromètre Kabes se compose de deux « stations » placées sur le faisceau dans lequel il faut détecter 30 millions de particules par seconde. L'étiquetage de la particule chargée qui traverse les stations et dont les produits de désintégration déclencheront le spectromètre aval, repose sur la mesure très précise de son temps de passage. Les mesures de position dans chacune des stations permettent de déterminer l'impulsion de la particule.

Une station est constituée d'une enceinte gazeuse contenant deux détecteurs disposés tête-bêche fonctionnant selon le principe de la « projection temporelle » (TPC) et dans lesquels l'amplification repose sur le principe des chambres Micromégas inventées au Dapnia. Elle comprend aussi une cage électrostatique (fig. 2) qui entoure tout l'espace entre le plan de la cathode et le plan d'anode pour créer un champ électrique de dérive uniforme. Les signaux induits sur les pistes, au pas de 835 microns, sont amplifiés et mis en forme par une électronique rapide développée aussi au Dapnia. On mesure ainsi précisément le temps d'arrivée et la durée de chaque signal.

Une première propriété intéressante de ces détecteurs est que leur réponse globale, mesurée par les courants dans les grilles d'amplification, est strictement proportionnelle au flux de particules qui les traversent. Ce résultat indique qu'une version simplifiée du détecteur pourra jouer avantageusement le rôle de compteur de faisceau. La proportionnalité du courant d'amplification au flux de particules incidentes prouve aussi que la station est pleinement efficace, à plus de 95 % à haut flux.

La précision sur le temps de passage des particules est excellente, de l'ordre de 0,7 ns et insensible au flux. Ceci correspond à une précision spatiale dans la direction de la dérive de l'ordre de 55 microns. Dans le plan de lecture parallèle aux trajectoires des particules, les pistes permettent la mesure des positions des traces avec une précision de l'ordre de 100 microns, même à haut flux.

Il faut aussi noter que le taux d'étincelles dans la zone d'amplification est particulièrement bas puisque aucune décharge n'a été observée dans les détecteurs au passage de 4×10⁹ particules. En outre, la quantité de matière interposée sur le parcours des particules (gaz, parois minces) est très faible et ne perturbe pas le faisceau de hadrons de haute énergie.

La technique mise au point au Dapnia pour la détection de hauts flux de particules est donc très prometteuse. Les remarquables performances du détecteur sont à mettre à l'actif de l'innovation consistant à associer une TPC à une amplification de type Micromégas, laquelle fait l'objet de nombreuses applications par ailleurs.