Efficacité et trajectographie du spectromètre a muons d’ALICE Synopsis Efficacité et trajectographie du spectromètre a muons d’ALICE 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Nicolas Le Bris SUBATECH Nicolas Le Bris SUBATECH

Synopsis Le QGP Gluons (QGP). 1 Le Plasma de Quarks et de T = °K 1000 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Synopsis Le QGP Champ de grande unification Brisure de symétrie Champ électrofaible Interaction forte T = °K t = s 1000 Aujourd’hui 105 102 108 10-1 1010 10-3 1013 10-6 1014 10-9 1016 10-12 0100 1013 0010 1014 0010 1014 1020 10-20 1000 1010 102 107 1018 10-16 1026 10-35 1026 10-33 1028 10-37 1030 10-39 1032 10-43 1032 10-41 1027 10-32 1026 10-34 1022 10-24 1024 10-28 1012 10-5 1011 10-4 ? ~ QGP Formation de: Mésons Baryons Atomes Galaxies Big-bang Mur de Planck Force électrofaible Dissociation de la Confinement des quarks Puis Naissance de La matière Inflation

Les collisions d’ions lourds Le QGP 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Les collisions d’ions lourds Le QGP Hadronisation, puis « freeze-out » chimique puis thermique. État à très haute densité d’énergie = QGP ? Accélération des ions ( V > 99.9 % de c ) Pré-équilibre A ce stade si la densité d’énergie est suffisamment élevée (~1 – 2 GeV/fm3 pour une température Tcritique ~ 200 MeV) les hadrons se dissocient en leurs composants élémentaires: les quarks et les gluons. Chimique = composition hadronique du gaz est figée Thermique = plus d’interaction entre hadrons

Les sondes du QGP: J/Ψ et Υ Les collisions d’ions lourds 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Les sondes du QGP: J/Ψ et Υ Les collisions d’ions lourds Augmentation de la production d’étrangeté Production de photons thermiques « Jet quenching » … Suppression des résonances de quarks lourds: J/Ψ, Ύ. Hadronisation, puis « freeze-out » chimique puis thermique.

Technique expérimentale: LHC Les sondes du QGP: J/Ψ et Υ 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale. . 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Technique expérimentale: LHC Les sondes du QGP: J/Ψ et Υ Modèle de suppression Pourquoi les J/Ψ et Ύ ? T < 1.5 Tcritique C Les paires cc (bb) sont produites par des processus durs dans les collisions primaires nucléons-nucléons. Ex: fusion de gluons. Une fraction de ces paires se lie en résonances (J/Ψ et Ύ) Ces résonances sont fortement liées (résistent aux interactions dans un gaz hadronique) 6% décroissent en muons (qui ne subissent pas l’interaction forte) En présence de QGP et pour une température > Tcritique une suppression De ces résonances peut apparaître. C T > 1.5 Tcritique C

ALICE 5 L’expérience ALICE. Spectromètre à muons Aimant L3 Y Dipôle Z 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. - Placé entre la Suisse et la France au CERN - Énergie de collision de 14 TeV (en proton-proton) et 5,5 TeV en (Pb-Pb) - +1200 électroaimants supraconducteurs - Un périmètre de 27 km Une profondeur de 100 mètres ALICE Aimant L3 Spectromètre à muons Dipôle Z X Y Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Station 5 Trigger Absorbeur Mur De Fer Dipole

Trajectographie 6 La trajectographie. 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Trajectographie Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Station 5 Trigger Absorber Iron wall 1: L’absorbeur filtre les particules: seuls Les muons de haute énergie traversent 2: Le système de trajectographie répertorie les points d’impacts. On trouve des clusters provenant de: Muons - Bruit Dipole

Trajectographie Pas d’impact Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Station 5 Trigger Pas d’impact Absorber Iron wall La trajectoire est re-calculée pour chaque nouvel impact qui lui est attaché Dipole

Trajectographie Absorber Iron wall Dipole Station 1 Station 2 Trigger Absorber Iron wall Dipole

Efficacité (pour les muons dans l’acceptance) Trajectographie Efficacité (pour les muons dans l’acceptance) Objectifs: Connaître la réponse du détecteur; Connaître les effets sur les grandeurs physiques Moyens: Calculer l’efficacité par simulation: Simuler les défaillance Étudier la réponse. Calculer l’efficacité réelle: Tester les chambres; Élaborer un programme d’analyse. 3. Comparer pour valider les models. εtriggerable εintresic trigger εtrackeable εintrinsic tracking εalgoritm εTOTAL Arrive au trigger Détecté par le trigger Traverse les chambres Détecté par les chambres Reconstruction 70 – 73 %

Merki Avancement du projet Trajectographie Conclusion 1 Le Plasma de Quarks et de Gluons (QGP). 2 Collisions d’ions lourds. 3 Les sondes du QGP. 4 Technique expérimentale: LHC. 5 L’expérience ALICE. 6 La trajectographie. 7 Avancement du projet. 8 Conclusion. Avancement du projet Trajectographie Conclusion L’étude du plasma de quark et gluons est important pour la compréhension de notre univers. Cette étude passe par la mise en œuvre de nombreux outils: - Théoriques. - Expérimentaux (RD, installation, tests). - Informatiques (simulation, programmes d’analyses). Dans ce cadre mon travail consiste à: - créer des outils d’analyses, notamment pour l’efficacité du système de trajectographie; - tester ce système sur site (test des chambres, commissioning). Le but final étant une analyse de donnes simulées et la mise en place d’un système complet et opérationnel de calcul d’efficacité. Merki