Les exigences de la physique pour les détecteurs internes de traces sont:• Une bonne reconstruction du vertex d’une particule secondaire• Une très bonne isolation des traces• Une très bonne mesure des hautes impulsions• Une bonne reconstruction du paramètre d’impact des traces

Secteur de cylindre en fibre de carbone où sont montés des modules barrel

Module externe d’un disque Micro-puce digitale - ABCD

Coin du détecteur de silicium

Les spécifications de SCT:• Reconstruction spatiale de 4 points sur toute la couverture du détecteur• Une résolution sur la reconstruction de l’impact d’une particule: ~20mm• Une efficacité de détection de particules supérieure à 99%• Détecteur opérationnel au moins pendant 10 années de fonctionnement

SCT est un détecteur qui sera composé de 4 cylindres et 18 disques sur lesquels seront montés des modules. Les 4088 modules nécessaires seront assemblés dans 11 instituts dont 520 seront issus du DPNC. Un module est un assemblage de 2 paires de détecteurs de silicium montées dos à dos avec une rotation de 40 mrad pour la reconstruction dans l’autre direction. Il y sera aussi monté un hybride électronique composé de 12 micro-puces binaires qui liront le signal des 768 micro-pistes des détecteurs sur chaque face.

La particule chargée traversant 300 m de silicium dépose une charge de 3.6fC qui sera récoltée sur une ou plusieurs piste(s). Les pistes sont lues par la micro-puce ABCD.

Principe de détection

SCT

Une bonne couverture angulaire du détecteur est importante.

On parle de pseudo-rapidité: h = -ln(tg(q/2)Avec q l’angle d’émission d’une particule relative à la ligne

de faisceau

The Semiconductor Tracker (SCT)

ROD

Read Out Driver (ROD)

P

proton

P

proton

Zoom

p

p

La masse devient énergie et l‘énergie

masse: aujourd'hui

nous l‘étudions

Dans une collision entre deux particules élémentaires qui ont une grande énergie, les deux particules initiales disparaissent en générant beaucoup d‘autres particules nouvelles qui se diffusent dans l‘espace.

Les accélérateurs fournissent aux particules une grande énergie (14*109 eV pour LHC ).

Les détecteurs de particules sont de gigantesques microscopes qui permettent l‘observation et l‘identification de nouvelles particules élémentaires créées dans les collisions.

E=mc2

Le Modèle Standard et la plus grande question encore ouverte: l‘origine de la masse et la particule HIGGS...

Toutes ces particules interagissent entre elles en échangeant d’autres particules, comme des joueurs qui se lancent des ballons avec des messages. Selon le type de particule échangée, la force et le type d‘interaction sont différents.

Découvrir et étudier le Higgs à ATLASSi le Higgs existe, il sera produit dans les collisions de protons du LHC et il pourra être détecté par ATLAS en identifiant ses désintégrations en particules élémentaires.Le canal privilégié pour la détection est la désintégration du Higgs en 4 leptons.

Le dessin montre la probabilité d’observer le HIGGS dans les différentes désintégrations en fonction de sa masse.

A quoi ressemble un événement HIGGS à ATLAS? Il faut identifier parmi les traces du bruit de fond, le processus: H -> ZZ->

Une fois découvert le boson de HIGGS, toutes ses propriétés (masse,interactions,charge, spin,etc ..) doivent être mesurées avec grande précision .L‘université de Genève participe à la préparation des études sur les propriétés du Higgs. En particulier, la question de la production simultanée de deux bosons de HIGGS a été étudiée pour la première fois au monde.

Les 4 types d’interactions entre particules:

La prévision expérimentale la plus intéressante du mécanisme qui génère les masses est l‘existence d‘une nouvelle particule appelée

HIGGS.

Les prédictions du Modèle Standard sont vérifiées expérimentalement avec une très grande précision à l‘exception du mécanisme qui génère la masse des particules. Ce mécanisme prévoie

l‘existence d‘un champ, semblable au champ électromagnétique, qui

s‘étendrait dans l‘espace entier. Les particules, comme des charge

électriques, en traversant ce champ ressentent sa force. Elles acquièrent ainsi une masse qui est d’autant plus

grande que l ’interaction avec le champ est forte.

La quête du HIGGS est le grand défi du début millénaire

L‘acquisition des données du calorimètre

électromagnétiqueLe LHC fournira environ un milliard de collisions p-p par seconde. Chaque 25 ns, il y aura un croisement de paquets de protons dans ATLAS et pour chaque croisement, il y aura 23 collisions.

Un énorme flux de données sera produit mais les événements intéressants sont rares. Par exemple les événements avec production du Higgs H -> gg sont de 1 sur 1013. Pour sélectionner rapidement les collisions intéressantes, il existe un système de déclenchement basé sur trois niveaux qui sélectionne une collision sur 10.000.000. •niveau 1: sélection des

événements en ~ 2 ms en utilisant l’électronique dédiée pour avoir une réduction de 1 GHz 100 KHz•niveau 2: sélection avec des informations plus complètes des événements pour avoir un taux de ~ 1 KHz•niveau 3 (Event Filter): à ce niveau les événements sont construits et l ’information de tout le détecteur peut être utilisée pour obtenir un flux de données final de 100 Hz. Les événements seront ensuite sauvegardés pour l ’analyse.

Calorimètre

Signalélectrique

Carte ROD

Energieet temps

L ’Université de Genève a développée et construit la carte VME ROD pour le calorimètre à argon liquide. La carte reçoit les données venant de l ’électronique front-end du calorimètre par un lien optique. Les données consistent en des signaux électriques provenant de chaque canal du calorimètre, enregistrées par l ’électronique chaque 25 ns. La carte ROD doit calculer la quantité d ’énergie déposée dans chaque canal, qui sera utilisée après par le système de déclenchement de niveau 2. Le temps disponible est seulement de 10 ms pour 128 canaux et des DSP (Digital Signal Processors) sont utilisés pour le calcul.

L’UNIVERSITE DE GENEVE DANS ATLAS

Le détecteur ATLAS:

•Energie dans le Centre de Masse: 14 TeV

•Lieu: CERN (Genève)

•Début prise de données: 2006-2007

•Longueur: 46 m

•Hauteur: 22 m

•Poids: 7000 tonnes

•Collaboration: 2000 physiciens de 34 Pays.

L'Université de Genève participe à plusieurs projets dans ATLAS:

•la réalisation du détecteur de vertex au silicium (SCT)

•l'électronique du calorimètre électromagnétique

•les études sur la physique

Le Modèle Standard (SM) décrit toutes les particules connues et leurs interactions. Il y a deux familles de particules: les leptons qui existent libres dans la nature et les quarks qui forment toutes les autres particules connues comme le proton et le neutron. Chaque famille comprend trois générations de particules semblables, mais de plus en plus lourdes.

Le SM décrit les joueurs mais aussi les règles du jeu.