Le lundi 23 novembre 2009, marque la première collision de faisceaux de particules au sein des grands détecteurs du LHC. ALICE a vu ses premières collisions à une énergie de collision de 900 GeV permettant de vérifier le bon fonctionnement de ces 18 grands détecteurs le constituant. Dès le 27 novembre, avec seulement quelques jours de données, la collaboration a même publié un article confirmant des mesures existantes.
Le groupe de l'Irfu, responsable du bras dimuons, a du attendre des conditions de faisceaux plus stables pour voir leurs détecteurs réagir aux données issues des collisions et le 6 décembre tous les détecteurs gazeux ont pu être mis sous tension. Les traces des premiers muons ont pu être reconstruites avec succès apportant une grande satisfaction à toute l'équipe qui a hâte de reprendre des données pour le redémarrage prévu en février 2010.
Figure 1 : Différentes vues (en 3D, coupe transverse et longitudinale du détecteur) du premier événement reconstruit en ligne dans la salle de contrôle d'ALICE. Les points sont les résultats de l'algorithme de reconstruction dans les 6 couches de détection en silicium qui forment le détecteur de vertex d'ALICE. Les trajectoires pointent vers le vertex, ou point d'interaction, indiquant qu'elles sont issues d'un même événement de collision proton-proton. Ce premier "run" a été pris avec un champ magnétique nul ce qui explique pourquoi les traces sont droites.
Figure 2 : Nombre de particules chargées par unité de pseudorapidité en fonction de l'énergie dans le centre de masse de la collision, pour deux types d'événements. Les points d'ALICE sont à 900 GeV en proton-proton (en rouge). Les résultats des expériences, ISR et SPS (CERN) et CDF (Fermilab) en proton-antiproton sont aussi montrées (en noir). Les courbes sont un ajustement en loi de puissance sur les données.
Un redémarrage en douceur mais déjà plein de promesse...
La machine avait réussi à réaliser des collisions avec un seul paquet de protons de faible intensité par faisceau, sachant qu'aux conditions de fonctionnement nominales du LHC, chaque faisceau de protons en contiendra presque 3000 avec 1011 protons par paquet !
Pour ce redémarrage en douceur, seuls les détecteurs de vertex à silicium ont été allumés en raison d'un faisceau pouvant être instable. En particulier les détecteurs gazeux, plus sensibles, étaient éteints.
Ce premier croisement de paquet unique à l'énergie d'injection du LHC, a donné lieu à la première prise de données avec 284 événements enregistrés. La figure 1 montre un événement typique.
Ces centaines d'événements ont donné naissance au premier article sur des données du LHC. Il a été accepté par la revue European Physics Journal C (http://arxiv.org/abs/0911.5430) dès le 27 novembre. Il concerne la mesure de la densité de particules chargées produites par unité de pseudorapidité, paramètre lié à l'angle formé par la direction de la particule et l'axe du faisceau. Les résultats obtenus (figure 2) sont compatibles avec des mesures existantes du CERN et du Fermilab.
Emotion pour le groupe ALICE de l'Irfu, avec la première trace dans le bras dimuons
Le 6 décembre, le LHC produisait des faisceaux stables, autorisant la mise en route des 18 détecteurs d'ALICE. Alberto Baldisseri, chef du groupe ALICE de l'Irfu explique:
« notre groupe est principalement intéressé par l'étude de la production des résonances J/Psi et Upsilon, car ce sont les signatures les plus prometteuses de la création du plasma quark-gluon. Ces résonances s'identifient en détectant des paires μ+ / μ- issues de leur désintégration. Nous nous sommes donc impliqués dans la réalisation du bras dimuons qui compte 250 collaborateurs répartis dans 16 instituts et 7 pays ».
Les services SPhN et Sédi ont conçu, réalisé et installé les plus grands trajectographes (figure 3). "Nous avons participé aussi aux simulations dans le bras dimuons à différents niveaux, incluant l'implémentation réaliste de la réponse d'une chambre, la reconstruction des traces, et les performances physiques" continue de préciser Alberto Baldisseri.
« Lorsque la trace du première particule a été reconstruite dans les chambres avec un vertex compatible avec les autres traces au cœur d'Alice , nous savions que c'était gagné ».
La figure 4 montre un tel événement.
Figure 3. La reconstruction des traces des paires μ+ / μ- est faite grâce aux dix chambres réparties sur les cinq stations de trajectographie. Chaque station inclue 2 plans de cathodes faits de damiers de différentes tailles et de différentes granularités.
Figure 4 : Evénement contenant plusieurs traces reconstruites dans tous les détecteurs d'ALICE obtenu à une énergie de collision de 900 GeV. La trace vers l'avant reconstruite dans les trajectographes (en vert) vient bien du point d'interaction.
Contact:
Alberto Baldisseri, responsable du groupe ALICE de l'Irfu
• Structure de la matière nucléaire › Plasma de quarks et de gluons Constituants élémentaires et symétries fondamentales › Physique des particules auprès des collisionneurs
• Le Département de Physique Nucléaire (DPhN)
