Les exigences de la physique pour les détecteurs internes de traces sont: Une bonne reconstruction du vertex dune particule secondaire Une très bonne isolation des traces Une très bonne mesure des hautes impulsions Une bonne reconstruction du paramètre dimpact des traces Secteur de cylindre en fibre de carbone où sont montés des modules barrel Module externe dun 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 limpact dune 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 lautre 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 langle démission dune 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 lénergie masse: aujourd'hui nous létudions Dans une collision entre deux particules élémentaires qui ont une grande énergie, les deux particules initiales disparaissent en générant beaucoup dautres particules nouvelles qui se diffusent dans lespace. Les accélérateurs fournissent aux particules une grande énergie (14*10 9 eV pour LHC ). Les détecteurs de particules sont de gigantesques microscopes qui permettent lobservation et lidentification de nouvelles particules élémentaires créées dans les collisions. E=mc 2 Le Modèle Standard et la plus grande question encore ouverte: lorigine de la masse et la particule HIGGS... Toutes ces particules interagissent entre elles en échangeant dautres particules, comme des joueurs qui se lancent des ballons avec des messages. Selon le type de particule échangée, la force et le type dinteraction sont différents. Découvrir et étudier le Higgs à ATLAS Si 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 dobserver 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. Luniversité 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 dinteractions entre particules: La prévision expérimentale la plus intéressante du mécanisme qui génère les masses est lexistence dune nouvelle particule appelée HIGGS. Les prédictions du Modèle Standard sont vérifiées expérimentalement avec une très grande précision à lexception du mécanisme qui génère la masse des particules. Ce mécanisme prévoie lexistence dun champ, semblable au champ électromagnétique, qui sétendrait dans lespace entier. Les particules, comme des charge électriques, en traversant ce champ ressentent sa force. Elles acquièrent ainsi une masse qui est dautant plus grande que l interaction avec le champ est forte. La quête du HIGGS est le grand défi du début millénaire Lacquisition des données du calorimètre électromagnétique Le 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 Pour sélectionner rapidement les collisions intéressantes, il existe un système de déclenchement basé sur trois niveaux qui sélectionne une collision sur niveau 1: sélection des événements en ~ 2 ms en utilisant lélectronique 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 Signal électrique Carte ROD Energie et 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. LUNIVERSITE DE GENEVE DANS ATLAS Le détecteur ATLAS: Energie dans le Centre de Masse: 14 TeV Lieu: CERN (Genève) Début prise de données: 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.