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 LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) est dédiée à l’étude de l’asymétrie matière-antimatière en traquant spécifiquement les mésons B (particules contenant un quark b, appelé "beauté") et leurs antiparticules. L’objectif ultime est de mieux comprendre pourquoi l’Univers est constitué exclusivement de matière, alors qu’à sa naissance matière et antimatière étaient présentes à parts égales. Le taux élevé de production de particules "belles" et la haute précision de l’expérience, permettront d’approfondir l’étude de la violation de la symétrie CP⁽¹⁾ dans des modes très variés et même rares de désintégration du méson B et de mieux comprendre le seul mécanisme, connu à ce jour, pouvant distinguer une particule de son antiparticule. Grâce à la précision et au large spectre de ses mesures, LHCb pourrait aussi mettre en évidence une nouvelle physique, non prévue par le Modèle Standard des particules élémentaires et de leurs interactions..

 

Le détecteur

Contrairement aux grands détecteurs polyvalents que sont Atlas et CMS, LHCb est un outil spécialisé, destiné à réaliser la meilleure détection possible de mésons B et de leurs produits de désintégration. Ces particules étant émises, lors des collisions des faisceaux, préférentiellement dans des directions voisines du faisceau, le détecteur LHCb est spécialement conçu pour les observer à "petit angle". Il est disposé autour du tube à vide de l’accélérateur, dans une seule direction par rapport au croisement des faisceaux. Il permet de mesurer les trajectoires des particules émises, leur impulsion, leur énergie et d’identifier ces particules avec une très grande précision. L’ensemble des détecteurs participe à une logique de décision complexe qui, toutes les 25 nano-secondes, sélectionne les collisions intéressantes. Une ferme de microprocesseurs permet ensuite d’analyser toutes les informations du détecteur en temps réel, afin de reconnaître les événements intéressants.

 

 

La contribution française

Cinq groupes de l’IN2P3 sont engagés dans l’expérience. Ils sont impliqués dans la conception et la construction de la structure mécanique et de toute la chaîne électronique des calorimètres, allant des détecteurs de lumière à l’électronique de lecture et de traitement des informations. Ils sont également chargés de la conception et de la réalisation du trigger⁽²⁾ rapide de premier niveau, comprenant une sélection calorimétrique, l’identificateur de muons et la logique de décision. Les équipes sont également engagées dans la préparation des analyses de physique. Elles participent à l’écriture des logiciels généraux : visualisation des événements, génération de données de Monte-Carlo⁽³⁾ , développement du calcul sur grille LCG⁽⁴⁾, élaboration des outils d’analyse et étude des performances de l’expérience dans plusieurs canaux de désintégration.
Les groupes français jouent un rôle de premier plan et assurent des responsabilités importantes dans la construction du détecteur, sa mise en route et son exploitation.

Une cinquantaine de chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs travaillent sur LHCb dans les laboratoires français.

Mars 2007 : Les infrastructures mécaniques, électriques et fluides nécessaires à l’expérience sont en place. L’assemblage et l’installation des derniers éléments du détecteur LHCb progressent de manière satisfaisante. La mise au point de l’ensemble commencera dès cet été et permettra d’enregistrer les données en provenance des premières collisions, attendues avant la fin de l’année.

 

Les laboratoires impliqués

• Équipes IN2P3

– Centre de physique des particules de Marseille (CPPM – CNRS / Université d’Aix-Marseille 2, Marseille)
– Laboratoire de l’accélérateur linéaire (LAL – CNRS / Université de Paris 11, Orsay)
– 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 physique nucléaire et hautes énergies (LPNHE – CNRS / Universités de Paris 6 et 7, Paris)

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

 

(1) La symétrie CP correspond au produit de deux symétries : la conjugaison de charge C qui associe une particule à son antiparticule, de même masse mais de charge opposée, et la parité P qui transforme une particule en son image dans un miroir.
(2) Système électronique de décision qui va lire une petite partie des signaux et décider de l’intérêt de l’événement
(3) En physique des particules, un Monte-Carlo est une simulation complète des propriétés du détecteur et des phénomènes physique à étudier. Cette simulation est basée sur une génération "au hasard" des quantités qui interviennent. D'où le nom. C'est grâce à cette modélisation que l'on peut à l'avance prévoir les performances du détecteur et étudier diverses hypothèses théoriques sur les résultats de physique attendus.
(4) 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.