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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

 


 

Les objectifs

L’expérience CMS (Compact muon solenoïd) va étudier les interactions fondamentales connues et rechercher une nouvelle physique dans des collisions de protons ou d’ions lourds au coeur du LHC. Elle pourra opérer aux luminosités les plus hautes délivrées par cet accélérateur. Le détecteur de CMS a été optimisé pour la recherche de bosons de Higgs, comme celui prédit par le Modèle standard, dans un domaine de masse allant jusqu’à 1 TeV. Il est également bien adapté à l'étude des quarks lourds comme le quark top. Par ailleurs, il devrait permettre la découverte de la supersymétrie, si elle existe, dans une large gamme de signatures, ou donner accès à d’autres phénomènes plus exotiques prévus par certaines théories (nouveaux nombres quantiques, nouvelles particules, dimensions supplémentaires de l’espace-temps, trous noirs). Il permettra aussi de couvrir de nombreux aspects de la physique des ions lourds, comme l’étude du plasma de quarks et de gluons.

 

Le détecteur

CMS a choisi de privilégier la détection très précise des muons, des photons et des électrons. La résolution des mesures de leur énergie sera meilleure que 1% à 100 GeV. Un élément essentiel du détecteur est un grand solénoïde générant un champ magnétique de 4 teslas, le plus puissant aimant supraconducteur jamais construit. Le choix d'un champ magnétique aussi élevé a permis de concevoir un spectromètre à muons particulièrement compact, sans sacrifier la précision sur la mesure du moment des muons et ce jusqu'à un angle proche du faisceau (9,4 degrés). Un trajectomètre en couches formées de pixels et de bandes de silicium, un calorimètre électromagnétique, constitué de cristaux scintillants de tungstate de plomb ainsi qu’un calorimètre hadronique très hermétique sont situés à l'intérieur de la bobine. Le calorimètre électromagnétique permet la détection des deux photons de désintégration d'un Higgs de masse faible. L’herméticité du calorimètre hadronique qui enferme la région de l'interaction jusqu'à un degré, permet une bonne mesure de l'énergie transverse manquante. Le fait de pouvoir contenir les deux calorimètres grâce au grand diamètre du solénoïde évite une dégradation de la mesure de l’énergie des particules qui n’ont pas à traverser la matière de l’aimant.

 

 

La contribution française

Les participations à la construction du détecteur des groupes français de l'IN2P3 et du Dapnia ont porté sur la conception de l’aimant solénoïde supraconducteur, la partie cylindrique du calorimètre électromagnétique et sur le détecteur de traces chargées. Les contributions englobent la réalisation de systèmes mécaniques et électroniques complexes. L'électronique tant analogique que numérique assure le transfert des mesures fournies par les détecteurs. Des contributions liées au système de déclenchement utilisent les dernières techniques numériques disponibles. Elles permettront entre autres d'assurer la sélection des électrons dans CMS. Les physiciens et informaticiens français contribuent aux développements de logiciels de reconstruction des données de CMS.

L’aimant solénoïde supraconducteur a pu être testé à plein courant et avec succès à l’automne 2006. Les super-modules (1 700 cristaux chacuns) de la partie centrale du calorimètre électromagnétique, équipés du système électronique complet d’acquisition des données et de suivi, ont été testés avec succès en faisceau en 2006. L’assemblage et le test des milliers d’éléments du détecteur de traces en silicium sont en voie de complétion. Les physiciens préparent aussi activement les programmes de traitement, de reconstruction et d’analyse des données pour la physique.

Le démarrage du LHC et les premières collisions proton-proton sont prévues à la fin 2007. Le programme de physique avec des collisions fournissant jusqu’à 14 TeV d’énergie dans le centre de masse débutera avec le détecteur CMS complet en 2008.

Quatre laboratoires de l'IN2P3 et le Dapnia sont membres de CMS représentant au total un effectif d’une centaine de physiciens et ingénieurs.

 

Les laboratoires et équipes impliqués

  • Équipes IN2P3

– Institut de physique nucléaire de Lyon (INPL – CNRS / Université de Lyon 1, Villeurbanne)
– Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR – CNRS / Ecole Polytechnique, Palaiseau)
– Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC – CNRS/IN2P3 / Université de Strasbourg 1, Strasbourg)
– Laboratoire d’Annecy le Vieux de physique des particules (LAPP – CNRS / Université de Savoie, Annecy le Vieux)

  • 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)
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