La physique à 13 TeV : TOTEM – une nouvelle ère de collaboration avec CMS
Lorsque deux protons entrent en collision, la chose la plus simple qui puisse arriver est que ces protons ne soient qu’à peine déviés, sans perdre la moindre énergie. On parle alors de « diffusion élastique ». Parfois, en revanche, ils perdent de l’énergie – un phénomène appelé « diffraction centrale », qui fait partie des phénomènes diffractifs que l’expérience Totem observe afin d’étudier les interactions gluon-gluon.
Cette année, Totem et CMS ont signé un protocole d’accord portant sur des travaux d'amélioration communs en vue d’observer des interactions à petit angle depuis la région située à 210-220 mètres du point d'interaction, dans le but de mener conjointement des études sur la physique diffractive. « Totem et CMS vont utiliser leurs détecteurs de manière coordonnée pour mesurer, avec une précision inégalée, la masse totale créée lors des collisions », explique Nicola Turini, porte-parole adjoint de l'expérience Totem.
Lors de la prochaine période d’exploitation, l’analyse des données sera réalisée en collaboration avec CMS grâce à certains outils communs – une première. Totem fera toutefois parfois cavalier seul pour des exploitations spéciales destinées à mesurer la section efficace proton-proton. L’empilement des particules reste un problème majeur pour l’expérience, dont la configuration particulière ne permet pas aux scientifiques de retrouver le vertex de chaque collision en n’utilisant que la géométrie des traces, en raison de la petitesse des angles des protons émergents. « L’idée est de retrouver le bon vertex en mesurant le temps de vol des particules, explique Nicola Turini. Nous développons des détecteurs capables de mesurer le temps qui seront insérés dans les pots romains et qui permettront une reconstitution complète des protons pilotes. Deux cas de figure seront alors possibles : des périodes d’exploitation spéciales où l’orientation des collisions est telle que l’empilement est très faible, ou des périodes d’exploitation à haute luminosité où des détecteurs, actuellement à l’étude, nous permettront de rejeter avec une très grande précision les empilements. »
Pour répondre aux défis futurs du LHC, la collaboration Totem développe actuellement de nouveaux détecteurs, qui amélioreront la performance de l'expérience. « Certains programmes seront menés dans le cadre de travaux d'amélioration communs entre Totem et CMS, ajoute Nicola Turini. On tend de plus en plus à associer les compétences des deux expériences et cela débouchera certainement sur une collaboration très fructueuse. »
Pour en savoir plus sur la physique à 13 TeV, lisez les autres articles de la série : « ALICE - gratter la surface » et « LHCb - une nouvelle stratégie pour le traitement de données ». Pour un point de vue « théorique » sur la prochaine période d'exploitation, lisez l'article « La vie est belle à 13 TeV ».
