TOTEM : des milliers d’événements intéressants

TOTEM est une expérience LHC dont le but est la mesure de la section efficace totale du proton. Cette première période d’exploitation avec protons a produit une grande abondance de données, qui permettra à la collaboration de procéder à une étude inédite du proton.

 

Le programme scientifique de TOTEM se concentre sur les propriétés fondamentales du proton en étudiant son interaction avec les autres protons. « Nous sommes là pour mesurer la section efficace totale du proton, qui correspond à la probabilité qu'une interaction, quelle qu'elle soit, se produise entre les protons, explique Karsten Eggert, porte-parole de TOTEM. À cette fin, nous devons comprendre tous les différents processus et mesurer séparément les différentes sections efficaces ».

L’interaction entre protons peut avoir pour résultat une modification de l’énergie cinétique de chaque particule (diffusion inélastique), ou simplement de la direction de la propagation (diffusion élastique). Outre la diffusion élastique, TOTEM étudie également des processus d’interaction plus complexes, tels que le « double échange de pomérons » dans lequel les deux protons perdent une part de leur impulsion. « Au cours de cette première exploitation, nous avons recueilli des centaines de milliers d’événements de diffusion élastique, et nous avons pu confirmer que le modèle diffractif observé lors d’expériences précédentes, à des énergies beaucoup plus faibles, persiste à haute énergie » explique Karsten Eggert.

Étudier les spectres obtenus lorsque les protons changent brutalement de direction permet aux physiciens de « voir » à l’intérieur du proton sans le « casser ». « Grâce à cette technique, nous pouvons nous faire une idée de la distribution des quarks et des gluons à l'intérieur du proton, poursuit Karsten Eggert. Il existe plusieurs modèles théoriques qui prédisent quel est le comportement interne du proton, et nos spectres nous permettront de comparer les différents modèles aux données réelles d’ici à la fin de l’année. »

Jusqu’à présent, le LHC fonctionne avec des faisceaux très focalisés, ce qui n’est pas idéal pour TOTEM. L’année prochaine, il y aura des périodes d'exploitation réservées à TOTEM, au cours desquelles les faisceaux seront amenés à des orbites plus parallèles au voisinage du point de croisement IP5. Dans ces conditions, on pourra observer de très petites fractions d’impulsions transférées d’un proton à l’autre. « Cela nous permettra d’étudier réellement tous les processus à l’œuvre quand deux protons interagissent. Nous pourrons alors mesurer la section efficace totale », explique Karsten Eggert.

Au cours de l’arrêt technique de fin d’année, la collaboration TOTEM installera de nouveaux détecteurs (chambres T1) à l’intérieur de CMS, de part et d’autre du point d’interaction, après quoi l’expérience sera fin prête pour l’exploitation 2011.

par CERN Bulletin