MoEDAL s’agrandit

En novembre 2009, la collaboration MoEDAL avait déployé une zone de test constituée de 18 détecteurs de traces nucléaires (NTD) en plastique sur une surface d'un mètre carré dans la caverne MoEDAL/VELO, située au point 8 de l’anneau du LHC. Cette petite zone s’est élargie avec l’installation de 110 NTD supplémentaires en janvier 2011. La zone de test de MoEDAL, qui occupe désormais une surface de 8 m2, livrera ses secrets en 2013. Le détecteur complet sera installé pendant la longue période d’arrêt du LHC prévue cette même année.

 

Vue des détecteurs MoEDAL déployés au point 8 de l'anneau du LHC en janvier 2011.

Septième expérience du LHC, MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC) a été approuvée fin 2009 par la Commission de la recherche du CERN. Elle vise à mettre en évidence des objets exotiques très spécifiques, tels que les particules massives stables (ou pseudo-stables) fortement ionisantes de charge électrique conventionnelle ou les monopôles magnétiques. « Les grandes expériences du LHC sont conçues pour détecter des particules de charge conventionnelle, ayant des schémas d’ionisation classiques et se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière. Pour sa part, le détecteur MoEDAL a été pensé pour détecter des particules fortement ionisantes fortement chargées et/ou se déplaçant très lentement (moins de la moitié de la vitesse de la lumière) », explique James Pinfold, porte-parole de l’expérience. Par conséquent, MoEDAL possède une efficacité de détection et des caractéristiques expérimentales complémentaires aux détecteurs polyvalents traditionnels du LHC.

Dans sa configuration finale, prévue pour 2013, MoEDAL sera constitué de 400 NTD [voir encadré] répartis sur une surface de 25 m2 sur les parois de la caverne abritant le détecteur VELO de LHCb, au point 8 de l’anneau du LHC. « En novembre 2009, nous avions installé une zone de test de 18 NTD sur une surface totale d’un mètre carré, explique James Pinfold. Lors du dernier arrêt hivernal du LHC, nous en avons installé 110 supplémentaires. Ils occupent à présent environ 8 m2 des parois de la caverne du détecteur MoEDAL/VELO, soit un tiers de la surface totale prévue. »

Le laboratoire de recherche en radiobiologie spatiale de la NASA où les deux NTDs retirés en janvier subiront des tests d'étalonnage.

À cette occasion, l’équipe de MoEDAL a également retiré deux NTD. Envoyés au laboratoire de recherche en radiobiologie spatiale de la NASA, au sein du laboratoire national de Brookhaven, aux États-Unis, ils subiront des tests permettant d’établir un étalonnage pour l’analyse des détecteurs en place actuellement. « Ce laboratoire produit des faisceaux d’ions lourds à des énergies suffisamment élevées pour l’étalonnage de nos NTD, précise le physicien. Ainsi, nous verrons de quelle façon ceux-ci répondent au bombardement de particules hautement ionisantes similaires à celles que nous espérons détecter ».

Les 128 NTD actuellement en place seront retirés en 2013. Leur analyse en laboratoire permettra peut-être de détecter des signes révélateurs d’une production directe de monopôles magnétiques ou de particules massives stables. Car à l’instar des pellicules photographiques, les détecteurs de l’expérience MoEDAL ne révèleront leur contenu qu’après « développement ». Espérons qu’ils nous réservent de belles surprises…

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Les détecteurs NTD

Composés de dix couches de plastique, les détecteurs de traces nucléaires de l’expérience MoEDAL sont particulièrement sensibles aux particules fortement ionisantes telles que les monopôles magnétiques, tout en étant indifférents à la majorité des particules de haute énergie produites lors des collisions proton-proton du LHC. De plus, la réponse des NTD aux particules fortement ionisantes étant bien comprise, leur analyse permet d’obtenir des informations précises sur la charge des particules, leur perte d’énergie et leur trajectoire.

Parfaitement passifs, ils ne requièrent aucun déclenchement ou instrument de mesure électronique et ne consomment, en outre, ni gaz, ni courant haute tension. Ils sont par ailleurs résistants aux radiations et facilement étalonnés avec des faisceaux d’ions lourds. Enfin, ils permettent une couverture complète et à moindre coût par rapport à la géométrie du dispositif expérimental.

 

par Anaïs Schaeffer