Le VELO sur la ligne de départ !
Dix ans après le début du projet, le détecteur VELO de LHCb a été installé à son emplacement définitif.
Fin octobre, le très fragile détecteur VELO a été inséré dans son enceinte à vide avec d’infinies précautions.
Le localisateur de vertex VELO, le détecteur le plus délicat de LHCb, a été installé avec succès à son emplacement définitif. La première moitié a été précautionneusement glissée jusqu’à sa place le 30 octobre et la seconde a suivi le 31 octobre. Pour la collaboration LHCb, l’installation du détecteur VELO dans son enceinte, à l’intérieur du hall souterrain de l’expérience, au CERN, a été un vrai défi.
Le VELO est un détecteur de traces de particules extrêmement précis, placé autour du point de collision proton-proton de l’expérience LHCb. Au cœur du détecteur se trouvent 84 capteurs au silicium en forme de demi-lune, dont chacun est relié à son système électronique. Ces capteurs, groupés deux à deux pour former au total 42 modules, ont été construits à l’Université de Liverpool. Ils joueront un rôle crucial pour la détection des quarks b, les particules qui contribueront à expliquer pourquoi la matière et l’antimatière se comportent de manière très différente. Comme il se situe extrêmement près de la ligne de faisceau, le VELO doit être durci aux radiations et se caractériser par une très grande précision. Il devra prendre des décisions de déclenchement environ toutes les millisecondes afin de sélectionner les interactions intéressantes que l’expérience LHCb vise à étudier au LHC.
« C’est un moment décisif pour l’équipe de VELO, explique Paula Collins, la chef de projet de LHCb-VELO. Pour réussir, nous devons mobiliser tous les experts du projet VELO, ainsi que les spécialistes de la mécanique et de l’électricité pour le vide du LHC. Il faudra beaucoup pomper pour réduire la pression à partir de la pression atmosphérique, puis rétablir celle-ci, un travail pendant lequel nous devrons protéger les capteurs au silicium et la feuille délicate qui les enveloppe. Pour pouvoir détecter le signal des désintégrations de B dans le bruit de fond, nous devons aussi aligner précisément les deux moitiés rétractables pendant l’insertion. »
Les deux moitiés, constituées de 21 modules chacune, ont été transportées de leur salle d’assemblage, située à Meyrin, au lieu d’expérimentation à l’aide d’une série de dispositifs de levage et de chariots spécialement conçus à cet effet, équipés d’amortisseurs performants. Elles ont ensuite été retournées et insérées latéralement dans l’enceinte à vide de VELO. Grâce à des soufflets construits sur mesure, le VELO peut s’écarter de la ligne de faisceau, jusqu’à une distance de 35 mm, puis regagner sa position d’origine, à seulement 5 mm de la ligne. Cette marge de manœuvre est essentielle pendant le processus de stabilisation du faisceau du LHC. Les capteurs au silicium localisent le faisceau et aident à centrer le VELO autour de celui-ci.
Le VELO est un détecteur unique, qui s’étend sur une section de 110 cm du tube de faisceau. Une feuille d’aluminium d’à peine 0,3 mm d’épaisseur assure une protection entre les modules au silicium et le vide du faisceau primaire. Cette feuille ondulée, construite par le NIKHEF et l’Université libre d’Amsterdam, a été conçue de manière à permettre aux deux moitiés de s’imbriquer. Les modules au silicium n’ont pas plus de 1 mm de jeu. « Ça n’a pas été une mince affaire, car nous avons dû glisser le détecteur à l’aveuglette, explique Eddy Jans, le coordinateur de l’installation de VELO, et ces modules sont d’une telle fragilité que nous aurions pu tous les détériorer, sans nous en rendre compte tout de suite. » Heureusement, les contrôles effectués sur les modules au silicium après l’installation ont indiqué qu’il n’y avait eu aucun dommage.
Le projet VELO est en cours depuis une dizaine d’années. L’étape qui vient d’être franchie marque l’aboutissement de la phase de construction du projet. Comme le souligne Paula Collins, « le VELO est maintenant prêt à être utilisé pour la physique ».
