Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Après une dizaine d’années de R&D et de prototypage en collaboration avec la société TRONICO à Nantes, l’Irfu a livré, en juillet 2021 au CERN, l’ensemble des 74 nouvelles cartes de déclenchement du calorimètre électromagnétique d’ATLAS, produites par la société FEDD. Ces cartes sont destinées à la refonte du système de déclenchement, nécessaire pour gérer le flux de données croissant fourni par le LHC dès son redémarrage en février 2022. La production de ces cartes très complexes, possédant plus de 13000 composants résistants aux radiations et nécessitant des technologies électroniques et électro-optiques avancées, a demandé toute l’expertise et les compétences de l’Irfu au cours des dernières années. Elles transmettent chacune un volume de données de 200 Gbps (Gigabits par seconde).

Dans le cadre de l’augmentation de luminosité du Large Hadron Collider (LHC), la première phase  d’amélioration de l’expérience Atlas arrive à son terme, avant un redémarrage prévu début 2022. Pour répondre aux exigences de la physique dans un environnement hautement radiatif et à haut flux de particules, les deux roues internes du spectromètre à muons vont être remplacées par un nouveau dispositif : les New Small Wheels (NSW) ou nouvelles petites roues.

Après plusieurs années de R&D et de production, l’Irfu vient tout juste d’envoyer au Cern le dernier des 32 modules de détection qui seront intégrés dans les NSW. Cela correspond à l’assemblage d’environ 400 m² de détecteurs gazeux basés sur la technologie Micromegas : un record !

Voir : la vidéo des étapes d'assemblage et de tests d'un module sur la période 2017-2021

La phase haute luminosité du LHC (HL-LHC) devrait permettre de collecter un jeu de données sans précédent dans l'histoire de la physique des particules. Afin d’enregistrer ces données le détecteur Atlas subira une cure de jouvence importante. L’Irfu, via le Paris-Cluster en synergie avec deux autres laboratoires d’Ile de France, s’engage dans la construction d’une partie du trajectographe interne. L’année 2021 commence en fanfare pour le Paris-Cluster qui vient de franchir un jalon important dans cette aventure : la première phase des processus d’assemblage et de tests développés par nos équipes a été validée par la collaboration Atlas.

La caméra NectarCAM, équipée de près d'un quart de ses modules de détection, grâce notamment  à un financement obtenu auprès des labex P2IO, OCEVU et  OSUG2020, a vu ses premiers évènements de cascades atmosphériques dans le ciel de Berlin Adlershof, la nuit du 22 au 23 mai 2019. Elle est arrivée sur le site du prototype MST (Medium Size Telescope) le 16 mai 2019 en provenance du CEA-IRFU à Saclay. 

Après les vérifications nécessaires au sol, elle a été chargée sur le télescope avec succès par les équipes de l’IN2P3, de l'Irfu au CEA et de DESY Zeuthen.  La prise de données s’est déroulée sans heurts et à permis d’obtenir la première lumière avec la détection de gerbes atmosphériques dues aux rayons cosmiques.

Une étroite coopération entre toutes les équipes du consortium NectarCAM, sans oublier l’équipe du télescope, ont permis de mener à bien ce premier objectif, essentiel pour le projet, avant le déploiement sur site fin 2020 aux Canaries ( le site de l'hémisphère Nord de CTA).

La caméra "partielle" équipée de 23% de ses pixels va revenir début juillet sur sa plateforme d'intégration située à l'Irfu pour être complétée avec ses 1 855 pixels et rejoindre le site Nord de CTA en 2020. les équipes de différents laboratoires du CEA et du CNRS se préparent pour être en mesure de fabriquer jusqu’à 4 caméras par an sur un total de 15 caméras (parmi les 40 telescopes de taille moyenne de CTA).