Arrivée des derniers cristaux de CMS
En mars, les derniers cristaux du calorimètre électromagnétique (ECAL) de CMS sont arrivés en provenance de Russie et de Chine. Tels des artisans verriers assemblant méticuleusement un immense chandelier, les membres de l’équipe chargée de l’ECAL travaillent d’arrache-pied pour que tous les cristaux soient installés avant le démarrage du LHC.
Un des derniers cristaux des bouchons de CMS avec son code-barres d’identification.
En septembre 1998, le CERN recevait son premier cristal. Dix ans plus tard, les derniers cristaux sont expédiés. Ils prendront place dans les bouchons du calorimètre électromagnétique (ECAL) de CMS. Au total, l’ECAL renferme plus de 75 000 cristaux.
La quantité de cristaux de tungstate de plomb présents dans le calorimètre électromagnétique de CMS est gigantesque. Jamais pareil volume n’a été produit pour une seule expérience. L’excellente qualité des cristaux, tant sur le plan de leurs propriétés optiques que de leur résistance aux radiations, est le résultat d’une collaboration étroite entre les producteurs, les groupes chargés de l’ECAL et un réseau de spécialistes de la physique du solide et de la cristallographie de la collaboration Crystal Clear.
Cristaux de tungstate de plomb installés sur une section des bouchons ECAL de CMS.
Cinq instituts de la collaboration CMS (le CERN, l’ENEA, l’EPFZ, l’IPN de Minsk et l’Université Rome I) ont participé activement au suivi et au contrôle de la qualité de ce très long processus de production. Les propriétés optiques de chacun des cristaux ont été mesurées à l’aide d’équipements automatiques spéciaux. Un contrôle systématique de la résistance aux radiations a été effectué par échantillonnage, ce qui a nécessité une logistique complexe sous la coordination d’E. Auffray (CERN) pour les cristaux russes et de F. Nessi-Tedaldi (EPFZ) pour les cristaux chinois. De nombreux autres instituts ont également participé aux premières phases du développement des cristaux.
Etiennette Auffray, qui dirige le centre régional des cristaux du CERN, travaille sur les cristaux du calorimètre électromagnétique de CMS depuis la conception du détecteur au début des années 90. Alors que le projet touche à sa fin, elle résume ainsi ses impressions : « Au début, je n’étais pas certaine que nous y arriverions. Mais nous avons réussi haut la main et je suis très fière d’avoir participé à cette aventure. Ce fut une belle expérience, même si je suis un peu nostalgique à l’idée que ce qui a constitué l’essentiel de mon travail au CERN depuis 1992 touche à sa fin. De toute façon, tout comme mes collègues de l’ECAL, je suis sûre que de nouveaux défis passionnants nous attendent. »
Les 61 200 cristaux du tonneau de l’ECAL ont été installés avec succès l’an dernier à l’intérieur de CMS (Voir Bulletin n° 35/2007). L’installation des bouchons (14 648 cristaux) constituera l’ultime étape. Il est prévu de descendre le premier bouchon dans la caverne en juin, le deuxième devant suivre plus tard dans l’été. Plus de 90 % des cristaux des bouchons ont déjà été qualifiés et équipés de leur photodétecteur.
Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur les cristaux de l’ECAL
Les cristaux de l’ECAL sont transparents et faits à 86% de tungstate de plomb, ce qui les rend très denses. D’un volume équivalent à celui d’une canette de coca cola, chaque cristal pèse pourtant 1,5 kg.
L’ECAL détectera les électrons et les photons produits lorsque les protons entreront en collision dans CMS grâce aux propriétés de scintillation des cristaux. Lorsque les particules traversent les cristaux, elles déposent de l’énergie, qui est ensuite émise par le cristal sous forme de lumière. La quantité de lumière produite varie avec l’énergie de la particule. Mesurer la lumière permet donc de calculer l’énergie de la particule émettrice.
