Dossiers de presse

 

Paris, le 8 octobre 2004

Mise à jour : 22 mars 2007

La participation française aux expériences du Cern

 Le communiqué de presse

 

• Introduction
• Le modèle standard
• La France dans l'histoire du Cern
• Le LHC (Large hadron collider)
  • L'expérience Atlas
  • L'expérience CMS
  • L'expérience LHCb
  • L'expérience Alice
  • La grille de calcul LCG
• Au-delà du LHC, prospective en physique des particules
• Petit lexique
• Contacts

 

Les objectifs

L’expérience Atlas (A toroïdal LHC apparatus) est conçue pour étudier les collisions proton-proton à 14 TeV⁽¹⁾ d’énergie et jusqu’aux luminosités les plus élevées que pourra fournir le LHC. Son objectif principal est l’élucidation du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible dont la manifestation la plus simple est la production du boson de Higgs, une particule vainement recherchée jusqu'à ce jour. Cependant, la nature pourrait être plus complexe et faire intervenir plusieurs bosons de Higgs, des particules supersymétriques, des dimensions supplémentaires, …
Si les interactions proton-proton produisent surtout des particules hadroniques (jets de quarks ou de gluons), les particules nouvelles attendues pourront être signées par des leptons de grande impulsion transverse (électrons, muons ou taus), émis par exemple avec un grand angle et une grande énergie.

 

Le détecteur

Le détecteur a été optimisé pour la reconnaissance et la reconstruction précise, parmi un bruit de fond moyen de 20 interactions toutes les 25 nano-secondes, des événements portant les signatures intéressantes. Il couvre tout l’angle solide autour du point d’interaction, à l’exception de deux cônes étroits le long du faisceau. Ses éléments sont certifiés pour résister au flux intense de radiations généré par les collisions. Organisé en couches successives, il comprend notamment un trajectographe à pixels et micropistes de silicium et tubes gazeux, un calorimètre électromagnétique à argon liquide, un calorimètre hadronique à tuiles scintillantes et un spectromètre à muons à champ toroïdal. Pour ce dernier, le champ magnétique est créé dans l’air par des aimants supraconducteurs de très grande taille.

 

 

La contribution française

Actives dès la phase initiale, les équipes de l’IN2P3 et du Dapnia ont été à l’origine des principaux choix novateurs d’Atlas, tels le toroïde supraconducteur pour le spectromètre à muons et le calorimètre à argon liquide d’un type nouveau dit "accordéon" autorisant une granularité élevée et des signaux rapides. Leur potentiel technique a permis à la France de contribuer aux fournitures en "nature" (ingénierie du toroïde, cryostats et cryogénie pour l’argon liquide). Toutes se sont investies dans la production et l’assemblage des détecteurs (notamment des calorimètres) et dans la conception et la réalisation de circuits pour l’électronique frontale, le traitement du signal et la calibration. Aujourd’hui, le grand aimant toroïdal central est terminé et un test de son fonctionnement au champ nominal à l’automne 2006 a donné toute satisfaction. Les calorimètres argon liquide ont été assemblés, testés et installés. Deux sont froids et remplis d’argon et le refroidissement du troisième démarre. Le système d’alignement des chambres à muons est installé et en cours de test. Il a déjà permis de suivre les déformations naturelles de l’aimant et de reconstruire les premières traces de rayons cosmiques. Le détecteur "pixels", très proche du point d’interaction, est totalement intégré et prêt pour installation en juin-juillet 2007. Enfin, parallèlement à la préparation de l’analyse, plusieurs groupes sont également impliqués dans le software qui tourne maintenant sur la grille LCG⁽²⁾ en cours de déploiement. Plusieurs groupes se sont impliqués dans le software de base (noyau dur, base de données) ainsi que dans la simulation description détaillée du détecteur) et le logiciel de reconstruction des particules. Un effort de préparation à la physique en prenant en compte les données récentes du Tevatron et les paramètres mesurés du détecteur installé est en cours (programme CSC).Toutes les équipes se préparent pour les premières collisions prévues à la fin 2007, à énergie réduite dans un premier temps.

Une centaine de chercheurs et enseignants chercheurs travaillent pour Atlas dans les laboratoires français. Au plus fort de la construction, une centaine d’ingénieurs était impliquée.

 

Les équipes françaises impliquées

• Équipes IN2P3

– Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules (LAPP – CNRS / Université de Savoie, Annecy-le-Vieux)
– Laboratoire de physique corpusculaire (LPC Clermont – CNRS / Université de Clermont 2, Aubière)
– Laboratoire de physique subatomique et cosmologie (LPSC – CNRS / Université de Grenoble 1 / INP Grenoble, Grenoble)
– Centre de physique des particules de Marseille (CPPM – CNRS / Université de Marseille 2, Marseille)
– Laboratoire de l’accélérateur linéaire (LAL – CNRS / Université de Paris 11, Orsay)
– Laboratoire physique nucléaire et hautes énergies (LPNHE – CNRS / Universités de Paris 6 et 7, Paris).

• Équipes Dapnia (CEA, Saclay)

– Service de physique des particules (SPP)
– Service d’électronique des détecteurs et de l’informatique (SEDI)
– Service des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (SACM)
– Service d’ingénierie des systèmes (SIS)

• Centre de Calcul de Lyon (CNRS/IN2P3 - CEA/Dapnia, Villeurbanne)

 

(1) Téraélectronvolt = 10¹² électronvolts
(2) LHC Computing Grid, infrastructure s’appuyant sur la technologie des grilles de calcul pour stocker et analyser le milliard de mégaoctets par an de données réelles et simulées produites par les expériences au LHC.