Premier détecteur installé dans le solénoïde d'ALICE...

L'emblématique aimant rouge d'ALICE a accueilli son premier détecteur le 23 septembre, lorsque le HMPID, un réseau de sept détecteurs Tchérenkov, a été installé avec succès.


Des membres de la Collaboration ALICE devant le détecteur HMPID complet.


L'aimant rouge, vu depuis son ouverture frontale. L'unité HMPID, vue de derrière (en haut à droite de la photo), est placée sur un cadre et levée sur une plateforme au cours de l'installation.

Après avoir installé le réseau de scintillateurs ACORDE et les chambres de déclenchement et de trajectographie du spectromètre à muons, la Collaboration ALICE a monté le premier détecteur à l'intérieur du solénoïde.

Le détecteur HMPID (High Momentum Particle Identification) a été positionné sur 2 heures dans la région centrale et la plus extérieure de la structure spatiale, juste au-dessous de la culasse du solénoïde. Il permettra d'étendre jusqu'à 5 GeV/c la capacité d'identification des hadrons de l'expérience ALICE et, ainsi, de compléter la portée d'autres systèmes d'identification de particules (ITS, TPC et TOF).

Le HMPID est un détecteur Tchérenkov à focalisation annulaire (RICH), reposant sur le principe de la focalisation de proximité, qui emploie du C6F14 liquide comme milieu radiateur, circulant dans une boucle fermée, dans laquelle il est purifié. Les photons Tchérenkov sont convertis en électrons grâce à une fine couche (300 nm) d'iodure de césium (CsI), sensible aux photons ultraviolets. Cette couche est déposée sur la cathode, segmentée en 8 x 8 mm2, d'une chambre proportionnelle multifils. La lecture individuelle des 161280 damiers du détecteur est assurée par deux puces ASIC, à savoir GASSIPLEX et DILOGIC, qui ont été mises au point sous la direction de Jean-Claude Santiard (département de microélectronique du CERN).

Le système d'identification de particules, réalisé conjointement par l'Université de Bari et l'INFN, par le CERN et par l'INR-Moscou, mesure environ 8 mètres de large et 8 mètres de haut, et pèse environ 5 tonnes. Il a été segmenté en sept modules identiques et a été conçu pour s'adapter à deux côtés de l'aimant octogonal d'ALICE.

Chacun des sept modules RICH, entièrement équipés d'électronique, a été transporté séparément au Point 2, à Saint-Genis-Pouilly, où est située ALICE, puis monté sur la structure de support (berceau). Une fois assemblé, le HMPID complet a été descendu dans le hall souterrain d'ALICE et inséré à son emplacement définitif à l'intérieur de l'aimant. Il aura fallu trois mois de planification pour que le transport et l'installation se déroulent sans problème, en l'espace de quelques heures.

L'iodure de césium est un composé chimique hautement hygroscopique; le moindre contact avec l'humidité aurait pour effet de détruire la fine couche photosensible. Ainsi, au cours des phases de production et d'assemblage, et durant le transport, la manipulation et l'installation, de l'argon de grande pureté a été injecté en permanence dans le détecteur dans des conditions contrôlées. Lors de l'exploitation du détecteur, du méthane sera utilisé.

Avec une surface active d'environ 11 m2 recouverte d'iodure de césium, le HMPID est à ce jour l'application la plus importante de cette technologie. Sa réalisation a débuté au CERN dans le cadre du projet RD26, sous la direction de François Piuz (CERN), aujourd'hui à la retraite. Quinze ans de travaux de recherche et de développement auront été nécessaires pour maîtriser la méthode et l'appliquer aujourd'hui avec une telle ampleur et un tel degré d'efficacité. Au cours de la phase de construction, le projet a été dirigé par Eugenio Nappi (INFN Bari, Italie). En août 2006, Paolo Martinengo (CERN) a pris la responsabilité du projet, qu'il dirigera pendant les phases de mise en service et d'exploitation.

Dans l'intervalle, les premiers modules des détecteurs à temps de vol (TOF) et à rayonnement de transition (TRD) ont été descendus et installés dans le hall souterrain d'ALICE. Le spectromètre à photons (PHOS) sera bientôt installé, avant le déplacement spectaculaire de la chambre à projection temporelle (TPC), prévu pour la fin de novembre.

Voir également l'article retraçant l'histoire de ce détecteur (Bulletin n° 40/2002).