Le CNRS
Liens utiles CNRSLe CNRSAnnuairesMots-Clefs du CNRSAutres sites
Accueil In2p3Accueil In2p3

Rechercher :

Rechercher:

  Accueil > Espace presse > Dossiers de presse

Dossiers de presse

 

Paris, le 17 juin 2002

 

Atlas au Cern

 

Voir aussi :


 

La calorimétrie tient un rôle important dans la plupart des analyses de physique, tant du point de vue de la mesure de l'énergie des particules individuelles et de leur identification que du point de vue de la mesure du flot d'énergie total à travers le détecteur.

 

Le calorimètre électromagnétique

Cinq laboratoires(1) de l'IN2P3/CNRS et le Dapnia du CEA sont engagés dans la construction d'une composante essentielle du système calorimétrique d’Atlas, notamment pour la découverte du boson de Higgs : le calorimètre électromagnétique. Celui-ci est composé d'alternances de plaques de plomb (qui "freinent" les particules) et d'espaces remplis d'argon liquide (où se déposent des charges, créées par les particules qui le traversent, recueillies par des électrodes de lecture pour former un signal électrique). Cette technique a été choisie car elle préserve les performances du détecteur, malgré le flux intense de radiations présent au LHC ; de plus, elle assure un calibrage relativement aisé, permet d’avoir une fine granularité de détection, ainsi qu’une bonne linéarité de la réponse.

 

image

Le calorimètre est constitué de trois parties principales : un cylindre central (tonneau), deux "roues" aux extrémités (les bouchons) et un pré-échantillonneur qui permet de tenir compte des pertes d'énergie en amont du système. La taille de ce dernier (environ 8 mètres de long sur 4,5 mètres de diamètre), la géométrie en accordéon de ses composants (permettant notamment de réduire les espaces morts), et le nombre élevé de canaux d'électronique (environ 200 000, assurant une fine granularité), sont autant de défis techniques qui ont été relevés. Dès 1999, un module de chaque type du calorimètre électromagnétique (tonneau, bouchon, pré-échantillonneur) a été testé sous un flux d’électrons (test en faisceau). Les performances prévues par la simulation ont été atteintes et répondent de façon satisfaisante au cahier des charges. Durant les deux dernières années, on est passé de la phase de conception à celle de construction. Ainsi, environ la moitié des modules du tonneau, le tiers des modules des bouchons et le quart des modules du pré-échantillonneur ont été construits. Tous sont testés à froid, et plusieurs ont été ou seront testés en faisceau. L'assemblage des modules entre eux est d'ores et déjà commencé. La fin de la construction est prévue pour l’automne 2003.

Un des 32 modules du calorimètre
électromagnétique d'Atlas. © CNRS/IN2P3

 

L'IN2P3 est également engagé dans l'ensemble cryostat-système de production de froid qui représente une partie importante du détecteur à argon liquide. Le calorimètre est en effet enfermé sous vide dans un cryostat afin de le maintenir dans l’argon liquide. En fait, trois cryostats sont requis : l’un pour la partie cylindrique, les deux autres pour les bouchons du calorimètre. Ceux-ci, entièrement réalisés en aluminium, doivent supporter le poids des détecteurs et celui de l’argon liquide (plusieurs centaines de tonnes), et isolent le calorimètre du monde extérieur. Ces cryostats sont équipés de près de 200 000 traversées étanches pour assurer la sortie des signaux électriques. Le premier d'entre eux vient d'être livré au Cern. La cryogénie de proximité, c'est-à-dire l'ensemble des équipements permettant de connecter le système aux éléments extérieurs et de le contrôler (comme par exemple la régulation de la température de l'argon à 90 K), est aussi à la charge de l'Institut. En 2004, un test de fonctionnement réel du calorimètre dans les cryostats sera effectué, avant leur descente dans la caverne d’Atlas.

 

Le calorimètre à tuiles scintillantes

Entourant le calorimètre électromagnétique à argon liquide, le calorimètre à tuiles scintillantes (TileCal) est l'autre composante du système calorimétrique d'Atlas. Ce calorimètre, dit hadronique, permet en effet la mesure de l'énergie des hadrons - une classe de particules dont les plus connues sont les protons et les neutrons - particules qui ne déposent qu'une partie de leur énergie dans le calorimètre à argon liquide. D'une masse totale de 2.900 tonnes, le TileCal est composé de trois tonneaux d'une longueur totale de 13 mètres pour un diamètre extérieur d'une dizaine de mètres. L'essentiel de la masse est formé de blocs de fer (qui freinent les particules) répartis en 192 modules. Chaque bloc de fer est percé de fentes dans lesquelles sont insérées 463 000 tuiles de plastique qui ont la propriété d'émettre une faible lumière lorsqu'elles sont traversées par des particules électriquement chargées (elles scintillent). Cette lumière est ensuite recueillie par environ mille kilomètres de fibres optiques pour former environ dix mille canaux d'électronique. Le Laboratoire de physique corpusculaire de Clermont-Ferrand est un des acteurs majeurs de la conception et de la construction du TileCal. Il est en particulier responsable de l'assemblage de l'électronique frontale, allant de la conversion de la lumière des tuiles en signal électrique jusqu'à la transmission des informations numérisées et formatées par fibre optique au système d'acquisition central. Environ 80 % des modules ont déjà été produits, un module sur huit étant testé en faisceau. La production de l'électronique embarquée est maintenant en cours, l'ensemble de la production du TileCal doit s'achever fin 2003.

image

Le routage des fibres à décalage de longueur d'onde le long des tuiles scintillantes
et des modules du calorimètre à tuiles. © CNRS/IN2P3

 

(1) Centre de Physique des Particules de Marseille, Institut des Sciences Nucléaires de Grenoble, Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire d’Orsay, Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules, Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Energies de Paris

Barre d'outils Accueil Imprimer Plan du site Crédits Se rendre à l'institut Boîte à outils