Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

En effet, les performances de l’actuel spectromètre à muon dans la reconstruction des résonances lourdes (J/psi, Upsilon et leurs états excités) sont contraintes par la présence d’un épais absorbeur utilisé pour arrêter la plupart des hardons (essentiellement pions et kaons) avant leur décroissance muonique, dont les produits constitueraient un bruit de fond très important. La présence de cet absorbeur empêche la mesure précise des propriétés des muons d’intérêt à cause des effets de perte d’énergie et de collisions multiples. Par exemple, seule la production inclusive de J/psi peut être étudiée car il n’est pas possible de distinguer les J/psi provenant de la décroissance des mésons B. Le MFT, qui consistera en un télescope de détecteurs de silicium à pixels placé devant l'absorbeur, permettra, grâce à une association précise avec les traces dans le spectromètre actuel, d'améliorer sensiblement la résolution en énergie avec laquelle les résonances lourdes seront reconstruites. En particulier, la la reconstruction des vertex de production des muons améliorera grandement les performances actuelles du spectromètre et permettra d’élargir le spectre d'observables accessibles à l'expérience ALICE.

Le MFT est basé sur des pixels silicium de technologie CMOS assemblés en des circuits hybrides intégrés, appelés échelles, qui iront équiper un système de 5 disques double-face concentriques autour du tube faisceau. L'élément de base de ces circuits est le chip ALPIDE, développé au sein d'une collaboration entre le CERN et des Instituts partenaires, dont l'Irfu. Les chips sont collés et interconnecté par wire bonding à des circuits imprimés flexibles en Aluminium. Compte tenu de la géométrie projective du spectromètre, les échelles comportent un nombre de chips variable de 2 à 5 et qui dépend de leur position au sein des disques. Un total de presque 1000 chips, correspondant à une surface de 0.5 m2, équiperont 280 échelles. L’assemblage et la qualification des échelles ont lieu au CERN et comportent la participation des nombreuses équipes du projet MFT, sous la coordination de l’Irfu. La R&D de ces éléments à la frontière de la technologie industrielle est dans sa phase finale et la production commencera dans le dernier trimestre de 2017 pour une durée d’un an et demi. L’assemblage des échelles sur les disques et l’installation du cône du MFT auront lieu à partir de la mi-2018 et se termineront en 2019 avec une qualification complète du détecteur MFT en surface. L’installation en caverne au sein du détecteur ALICE est prévue pendant le Long Shutdown 2 (LS2) au printemps 2020.

Contact

Stefano Panebianco Directeur technique du MFT