De nouveaux détecteurs pour CMS en construction au CERN
Même si le LHC sera le principal centre d’attention pendant le premier long arrêt de 2013-2014 (LS1), les autres expériences profiteront aussi de la trêve pour améliorer leurs détecteurs. CMS élargira ses systèmes actuels de détection des muons en installant 72 nouvelles chambres à rubans cathodiques (CSC) et 144 nouvelles chambres à plaques résistives (RPC) dans les bouchons du détecteur. Ces chambres sont en cours de construction dans le bâtiment 904.
Des ingénieurs de CMS installent les panneaux latéraux d'un détecteur CSC dans le bâtiment 904.
« Les différents éléments qui constituent les RPC et les CSC d’origine ont été assemblés dans différents endroits du monde, explique Armando Lanaro, coordinateur de la construction des CSC. Pour les nouvelles chambres, en revanche, nous avons décidé de centraliser l’assemblage et les essais au CERN, dans une seule et même installation. Les techniciens, les ingénieurs et les physiciens de CMS utiliseront donc les matières premières pour les transformer en détecteurs prêts à être installés. »
Cette nouvelle installation se trouve dans le bâtiment 904. Après deux années de travaux de rénovation, cet ancien site d'assemblage des sections droites des aimants du LHC est devenu une installation dédiée à la construction de détecteurs. « Pour commencer, il a fallu résoudre plusieurs problèmes structurels importants, explique David Hay (EN-MEF), qui a coordonné les travaux de construction. Nous avons dû rénover le toit, remplacer tout le système électrique et, bien sûr, combler le trou ménagé au milieu du sol, là où se trouvait le système cryogénique. Inutile de dire que, à ce stade, le bâtiment 904 n’était pas prêt à accueillir les ingénieurs de CMS ! »
Une fois les travaux de rénovation générale terminés, il restait encore à construire un certain nombre d’installations propres au projet. « Les chambres doivent être assemblées et entreposées à une température et à un taux d’humidité précis, c’est pourquoi nous avons construit quatre nouvelles salles semi-blanches climatisées, indique David Hay. De plus, étant donné que les chambres utilisent du gaz pour suivre la trajectoire des muons, nous avons approvisionné le bâtiment en argon, azote, dioxyde de carbone, fréon et isobutane. »
Vue d'ensemble du hall de construction principal du bâtiment 904.
Pour construire et tester les nouvelles chambres, il a fallu recourir à des outils spécifiques. Toutefois, au lieu de fabriquer de nouvelles machines, les ingénieurs de CMS ont préféré recycler. « Fermilab a remis à neuf certaines machines qui avaient servi à construire les CSC à la fin des années 90, explique Armando Lanaro. Elles ont été acheminées jusqu’au CERN, où elles remplissent à présent exactement la même fonction qu’il y a plus de dix ans. »
Des ingénieurs et des techniciens d’Europe, des États-Unis, de Chine et de Russie travaillent actuellement sur les nouveaux détecteurs et devraient les avoir terminés à temps pour le long arrêt de 2013-2014. Au mois de juin 2012, les titulaires d’une carte d’accès CERN auront la possibilité de voir ces spécialistes à l’œuvre. Pour en savoir plus, lisez l’encadré ci-dessous.
| La Communication interne du CERN organise des visites du bâtiment 904 sur le site de Prévessin : une chance pour vous d’assister à la construction de certains éléments du détecteur CMS ! Si vous souhaitez y participer, inscrivez-vous en nous envoyant un courriel (les dates restent à décider en fonction du nombre de personnes intéressées). Veuillez noter que les visites sont réservées exclusivement aux détenteurs d’une carte d’accès CERN. La visite comprendra : |
 À CMS, les CSC servent à détecter les muons. Les CSC sont des plaques constituées de fils chargés positivement (anodes) enroulés autour de rubans de cuivre chargés négativement (cathodes). Les chambres sont alors assemblées en « modules », chaque module contenant six chambres (voir photo). Elles contiennent un gaz qui amplifie les signaux émis par les particules chargées provenant d’événements de collision. Lorsque les muons traversent le gaz, ils arrachent des électrons des atomes de gaz, ce qui crée des ions chargés positivement (c’est la ionisation). À cause du champ électrique à l’intérieur de la chambre, les électrons migrent vers les fils anodiques, ce qui produit, par un processus de multiplication, une avalanche, et crée un signal, lequel est capté par l'électronique de lecture. L’avalanche autour du fil produite par un événement d’ionisation entraîne une distribution de charges induites sur le ruban cathodique. Les ions positifs s’éloignent du fil et s’approchent de la cathode, ce qui induit une impulsion de charge dans les rubans. Ce signal est également enregistré par l’électronique de lecture. Comme les rubans et les fils sont perpendiculaires, les physiciens disposent de deux coordonnées spatiales pour chacune des particules de passage, ce qui permet de déterminer la trajectoire de celles-ci. |
par Katarina Anthony
