Un trajectographe au silicium comme cadeau de Noël

L’expérience CMS a installé le plus grand trajectographe au silicium du monde, juste avant Noël.

Marcello Mannelli : physicien, chef adjoint du projet CMS, et le physicien Alan Honma comparant les deux générations de trajectographes: OPAL pour le LEP (devant) et CMS pour le LHC (derrière). Passer de 1m² à 205m² : la différence est de taille.

L’équipe du trajectographe de CMS ne pouvait espérer plus beau cadeau. Délicatement emballé dans son papier scintillant, le plus grand trajectographe au silicium du monde est arrivé à Cessy avant d’être installé à l’intérieur de l’aimant, le 18 décembre dernier. En cette fin d’année, il s’agissait d’un événement majeur pour CMS, la consécration de dix années d’efforts pour plus de cinq cents scientifiques et ingénieurs ayant travaillé sur le projet. « Construire un instrument scientifique de cette taille et de cette complexité est un immense exploit technique et scientifique », a indiqué Jim Virdee, porte-parole de CMS.

Le 18 décembre : comme un cadeau de Noël, le trajectographe au silicium a trouvé sa place au cœur de l’aimant de CMS.

D’une surface totale de 205 m², l’équivalent d’un court de tennis pour un match en simple, ce trajectographe à rubans de silicium à semi-conducteurs est unique en son genre. S’il fait figure de mastodonte comparé à la précédente génération des détecteurs de traces au silicium du LEP - comme le détecteur de vertex de l’expérience OPAL et son petit mètre carré (sur la photo) -, ce nouveau détecteur de traces possède aussi un potentiel technologique microscopique exceptionnel. « La trajectoire de chacune des particules chargées qui seront produites lors des collisions de particules dans le LHC, au cœur du détecteur CMS, sera reconstituée avec une précision de 20 microns.», précise Peter Sharp, chef de projet pour CMS.

Comparable à un capteur d’images d’une taille inégalée, ce trajectographe est composé de carrés au silicium assemblés sur 15200 modules. Extrêmement sensibles, ces derniers ont été conçus pour résister aux forts rayonnements sur une période de dix ans. Ils possèdent 10 millions de rubans détecteurs, lus par 80 000 puces microélectroniques. « Cette réalisation semblait presque inimaginable dans les années 90, reconnaît Marcello Mannelli, chef adjoint du projet. Il est certain que l’équipe a effectué un pas de géant. Il faut maintenant procéder à la mise en service de ce détecteur. Ce trajectographe est si puissant qu’on ne connaît actuellement qu’une partie de son potentiel. C’est un peu comme une Formule 1 dont on viendrait de terminer la fabrication et qu’il faut désormais apprendre à piloter… »